C++开发高频面试题 11-15

用户洲际捣蛋

11.C++ 中strlen和sizeof区别？


在C++中，strlen()和sizeof()函数都可以用来获取字符串的长度，但它们有一些重要的区别。

• 返回类型不同： strlen()函数返回的是字符串的长度，其返回类型为size_t，而sizeof()函数返回的是整个数组或对象的大小，其返回类型为size_t或者是一个与数组或对象相关的类型，如指针类型等。
  
• 操作对象不同： strlen()函数的操作对象是字符串，即以空字符 '\0' 结尾的字符数组或字符指针，而sizeof()函数的操作对象可以是任何类型的对象或数据类型，包括数组、指针、基本数据类型和自定义数据类型等。
  
• 运行时间不同： strlen()函数是在运行时计算字符串的长度，需要遍历整个字符串，因此其运行时间是线性的，即 O(n)。而sizeof()函数是在编译时计算对象的大小，不需要遍历整个对象，因此其运行时间是常数级别的，即 O(1)。
  

综上所述，strlen()函数主要用于计算字符串长度，而sizeof()函数主要用于获取数组或对象的大小，两者有不同的用途和返回值类型，需要根据具体的场景进行选择。

*什么是 size_t 类型？


size_t 是 C/C++ 中定义的一种无符号整数类型，通常用于表示内存大小、数组长度、缓冲区大小等。
size_t 类型在不同的平台和编译器中可能有不同的定义，但它的特点是始终为无符号整数类型，其大小足以容纳当前平台上最大的对象大小（即 size_t 能够表示的最大值），一般为4个字节或8个字节。
在 C/C++ 中，许多函数的返回类型或参数类型都是 size_t，例如 strlen()、sizeof()、malloc()、fread() 等等。由于 size_t 的大小与指针的大小相同，因此也经常用于存储指针类型的值



*举例说明  strlen()和sizeof() 的用法

#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

int main() {
    // 使用strlen()计算字符串的长度
    char str[] = "Hello, world!";
    size_t len = strlen(str);
    cout << "字符串\"" << str << "\"的长度为：" << len << endl;// 13

    // 使用sizeof()获取数组的大小
    int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);
    cout << "数组nums的大小为：" << size << endl;// 5

    // 使用sizeof()获取指针的大小
    int *p = nums;
    int pointerSize = sizeof(p);
    cout << "指针p的大小为：" << pointerSize << endl;// 8

    return 0;
}
使用strlen()函数计算了字符串的长度，使用sizeof()函数获取了数组和指针的大小。注意，对于指针，使用sizeof()函数得到的是指针本身的大小，而不是指针所指向的对象的大小。

12.C++ 中初始化和赋值的区别？


在 C++ 中，初始化和赋值是两个不同的概念。
初始化是在定义变量时将其初始化为某个特定的值或表达式，例如：
int x = 10; // 初始化为整数值 10
double d(3.14); // 初始化为浮点数值 3.14
string s{"hello"}; // 初始化为字符串 "hello"
在这些例子中，变量的值在定义时被初始化为某个特定的值，而不是在之后进行赋值操作。
与此相反，赋值是将一个已经定义的变量设置为一个新的值或表达式。例如：
int x; // 定义一个整数变量
x = 10; // 将 x 赋值为整数值 10
double d; // 定义一个浮点数变量
d = 3.14; // 将 d 赋值为浮点数值 3.14
string s; // 定义一个字符串变量
s = "hello"; // 将 s 赋值为字符串 "hello"
在这些例子中，变量首先被定义，然后在之后的赋值操作中被设置为新的值。
需要注意的是，对于某些类型的变量，初始化和赋值可能会有不同的效果。例如，对于类类型的变量，初始化会调用类的构造函数，而赋值会调用类的赋值运算符函数。此外，在使用数组和结构体等复合类型的变量时，初始化和赋值的语法和效果也有所不同。因此，在 C++ 中，需要根据变量类型和具体情况选择合适的初始化方式和赋值方式。

13.举例说明 C++ 中的拷贝初始化和直接初始化，以及它们的适用场景


C++ 中有两种初始化方式，分别为拷贝初始化和直接初始化。
拷贝初始化是指用等号“=”将一个对象初始化为另一个对象的值，如下面的代码所示：
int a = 10;
int b = a; // 拷贝初始化，将a的值拷贝给b
直接初始化是指在创建对象时使用圆括号“()”进行初始化，如下面的代码所示：
int a(10); // 直接初始化，将a的值设置为10
int b{20}; // C++11引入的列表初始化方式，将b的值设置为20
在实际应用中，拷贝初始化和直接初始化的适用场景如下：

• 对于内置类型和POD类型（Plain Old Data，即C++中的传统数据类型），直接初始化和拷贝初始化没有明显的差异。
  
• 对于自定义类型的对象，建议使用直接初始化，因为这样可以保证对象的完整性，同时避免不必要的拷贝构造函数和析构函数的调用，从而提高程序的执行效率。
  
• 对于容器类、智能指针等重量级对象，尽量使用移动语义，避免不必要的拷贝操作，从而提高程序的执行效率。
  

下面是一个示例，说明直接初始化和拷贝初始化的区别：
#include <iostream>

class MyClass {
public:
    MyClass(int a) : m_a(a) {
        std::cout << "Constructor called" << std::endl;
    }

    MyClass(const MyClass& other) : m_a(other.m_a) {
        std::cout << "Copy constructor called" << std::endl;
    }

private:
    int m_a;
};

int main() {
    MyClass obj1(10);  // 直接初始化，输出 Constructor called
    MyClass obj2 = obj1;  // 拷贝初始化，输出 Constructor called 和 Copy constructor called
    return 0;
}
从输出结果可以看出，对于自定义类型的对象，拷贝初始化会触发拷贝构造函数的调用，而直接初始化则不会。因此，在创建自定义类型的对象时，尽量使用直接初始化的方式，避免不必要的构造函数和析构函数的调用。

14.什么是 C 和 C++ 中的类型安全？

类型安全是指在程序中对数据的使用必须符合数据类型的要求，这样可以减少在程序运行过程中出现的类型转换错误和数据损坏等问题，提高程序的可靠性和安全性。
在 C 和 C++ 中，类型安全体现在以下方面：

• 声明变量时必须指定其数据类型，且数据类型不能随意转换。
  
• 函数调用时参数类型必须与函数声明中的参数类型匹配，否则编译器会发出警告或错误信息。
  
• 运算符使用时必须保证操作数类型的匹配，如加法运算符只能用于相同类型的操作数。
  
• 指针的使用必须遵循类型规则，不同类型的指针之间不能互相赋值，也不能直接进行算术运算。
  

通过遵守类型安全的原则，可以减少程序出错的可能性，提高程序的健壮性和安全性。

15.以 printf 和 malloc 为例说明 C 中的类型安全

在 C 语言中，printf 和 malloc 都是与类型安全相关的概念。

• printf 的类型安全
  

printf 函数可以输出多种类型的数据，但是如果使用不当，就会导致类型安全问题。比如，如果使用 %d 格式化字符串输出一个浮点数，就会产生类型不匹配的错误。为了解决这个问题，C99 标准引入了可变参数类型 va_list 和 va_arg，通过这两个函数可以实现 printf 函数的类型安全。

2. malloc 的类型安全
malloc 函数用于动态分配内存，但是如果使用不当，也会导致类型安全问题。比如，如果使用 malloc 分配一个数组，但是指针类型和数组元素类型不匹配，就会产生类型不匹配的错误。为了解决这个问题，C++ 中引入了 new 操作符，可以根据需要分配指定类型的内存，从而避免类型不匹配的问题。
在 C 中，由于没有引入 new 操作符，所以需要特别注意 malloc 的使用，以避免类型不匹配问题。同时，C 中也可以使用强制类型转换的方式来解决类型不匹配的问题，但是这种方法需要谨慎使用，否则会带来一些潜在的风险。

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