46. 智能指針是什么？怎么使用?

C++11標準庫引入了三種主要的智能指針：std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr。

1. std::unique_ptr

std::unique_ptr是一個獨占所有權的智能指針，它確保同一時間內只有一個指針可以擁有某個對象的所有權。適合用于一個對象只能被一個指針擁有的情況。

#include <iostream>
#include <memory>class MyClass {
public:MyClass() {std::cout << "MyClass Constructor" << std::endl;}~MyClass() {std::cout << "MyClass Destructor" << std::endl;}void display() {std::cout << "Display method of MyClass" << std::endl;}
};int main() {// 創建一個unique_ptr對象，管理MyClass實例std::unique_ptr<MyClass> ptr1(new MyClass());ptr1->display(); // 使用智能指針調用方法// 轉移所有權std::unique_ptr<MyClass> ptr2 = std::move(ptr1);if (!ptr1) {std::cout << "ptr1 is now null" << std::endl;}ptr2->display(); // 使用新的智能指針調用方法// ptr2超出作用域，MyClass對象自動銷毀return 0;
}

2. std::shared_ptr

std::shared_ptr是一個共享所有權的智能指針，可以被多個指針共享。它通過引用計數來管理對象的生命周期，當最后一個std::shared_ptr銷毀時，對象才會被釋放。

#include <iostream>
#include <memory>class MyClass {
public:MyClass() {std::cout << "MyClass Constructor" << std::endl;}~MyClass() {std::cout << "MyClass Destructor" << std::endl;}void display() {std::cout << "Display method of MyClass" << std::endl;}
};int main() {// 創建一個shared_ptr對象，管理MyClass實例std::shared_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_shared<MyClass>();{// 創建第二個shared_ptr，共享相同的對象std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = ptr1;ptr2->display(); // 使用智能指針調用方法std::cout << "ptr2 going out of scope" << std::endl;} // ptr2超出作用域，但對象未銷毀，因為ptr1還在使用ptr1->display(); // 使用剩余的智能指針調用方法// ptr1超出作用域，MyClass對象自動銷毀return 0;
}

3. std::weak_ptr

std::weak_ptr是一個不擁有所有權的智能指針，它是為了配合std::shared_ptr使用，解決循環引用問題。std::weak_ptr不能直接訪問對象，需要先轉換為std::shared_ptr。

#include <iostream>
#include <memory>class MyClass {
public:std::shared_ptr<MyClass> other;MyClass() {std::cout << "MyClass Constructor" << std::endl;}~MyClass() {std::cout << "MyClass Destructor" << std::endl;}void display() {std::cout << "Display method of MyClass" << std::endl;}
};int main() {std::shared_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_shared<MyClass>();std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = std::make_shared<MyClass>();// 使用weak_ptr避免循環引用ptr1->other = ptr2;ptr2->other = ptr1;ptr1->display();ptr2->display();// ptr1和ptr2超出作用域，MyClass對象自動銷毀return 0;
}

如果要使用 std::weak_ptr 來避免循環引用，可以對 MyClass 的 other 成員使用 std::weak_ptr，而不是 std::shared_ptr。這樣做可以防止形成循環引用，從而避免對象無法正確釋放的問題。下面是修改后的示例代碼：

#include <iostream>
#include <memory>class MyClass {
public:std::weak_ptr<MyClass> other;  // 使用 weak_ptr 避免循環引用MyClass() {std::cout << "MyClass Constructor" << std::endl;}~MyClass() {std::cout << "MyClass Destructor" << std::endl;}void display() {std::cout << "Display method of MyClass" << std::endl;}
};int main() {std::shared_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_shared<MyClass>();std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = std::make_shared<MyClass>();// 使用 weak_ptr 來避免循環引用ptr1->other = ptr2;ptr2->other = ptr1;ptr1->display();ptr2->display();// ptr1 和 ptr2 超出作用域，MyClass 對象會正確釋放return 0;
}

當然，以下是一個總結 std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr 三種智能指針特點的表格：

47. 什么是野指針？

野指針（Dangling Pointer）是指那些指向已經釋放或未分配內存的指針。使用野指針會導致未定義行為，包括程序崩潰、數據損壞等嚴重問題。

以下是關于野指針的詳細說明。

野指針的成因

1. 使用已釋放的指針

當一個指針指向的內存被釋放后，指針仍然保留原來的地址，此時指針變成野指針。

int* p = new int(10);
delete p;
// 此時，p成為野指針
// *p = 20; // 未定義行為，可能導致程序崩潰

2. 未初始化的指針

未初始化的指針默認指向一個不確定的地址，直接使用這種指針會導致野指針問題。

int* p; // p未初始化，指向一個隨機地址
// *p = 10; // 未定義行為，可能導致程序崩潰

3. 指針超出作用域

當指針指向的內存區域超出其作用域后，指針變成野指針。

int* foo() {int x = 10;return &x; // 返回局部變量的地址
}
// int* p = foo(); // p成為野指針，x已超出作用域

如何避免野指針

1. 立即將指針置空

在釋放內存后，立即將指針置為空指針（nullptr），避免使用野指針。

int* p = new int(10);
delete p;
p = nullptr; // 避免使用野指針

2. 初始化指針

聲明指針時，立即進行初始化。如果不知道該指向哪里，可以將其初始化為nullptr。

int* p = nullptr; // 初始化指針
// *p = 10; // 編譯錯誤，安全

3. 使用智能指針

智能指針（如std::unique_ptr和std::shared_ptr）可以自動管理內存，防止野指針。

#include <memory>void example() {std::unique_ptr<int> p = std::make_unique<int>(10);// 不需要手動釋放內存
}

4. 避免返回局部變量的地址

不要返回局部變量的地址，可以使用動態分配或者將結果通過參數返回。

int* foo() {int* x = new int(10); // 動態分配內存return x;
}void foo(int& x) {x = 10; // 通過參數返回
}

48. 虛函數的機制是怎么實現的？

機制實現步驟

#include <iostream>class Base {
public:virtual void show() {std::cout << "Base class show function\n";}
};class Derived : public Base {
public:void show() override {std::cout << "Derived class show function\n";}
};int main() {Base* b = new Derived();b->show(); // 將調用Derived類的show函數delete b;return 0;
}

49. nullptr和null的區別？

由于NULL是一個整數常量，使用NULL可能導致一些類型不安全的問題。例如：

void foo(int) { std::cout << "int" << std::endl; }
void foo(void*) { std::cout << "void*" << std::endl; }int main() {foo(NULL); // 調用 foo(int)，而不是 foo(void*)cout<<NULL<<endl; //這里輸出0；return 0;
}

現在編譯器能發現問題，但是還是避開寫NULL

50. 什么是二叉搜索樹？實際應用有什么？

這種性質使得在BST中查找、插入和刪除元素非常高效，平均時間復雜度為 O(log n)。

6. 自動補全和拼寫檢查：

• 使用BST實現字符串的前綴樹，用于自動補全和拼寫檢查。

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