一、語言基礎與內存管理

1. const與constexpr的區別？應用場景？

   • const：運行時常量，修飾變量/函數不可修改。
   • constexpr：編譯期常量（C++11），用于優化計算（如數組大小）。

   constexpr int size = 10;  // 編譯期確定
   const int x = get_value(); // 運行時確定
   

2. 指針與引用的本質區別？

   • 指針：獨立變量存儲地址，可重指向、可為nullptr。
   • 引用：別名，綁定后不可變，無空引用，更安全。

3. 智能指針（unique_ptr/shared_ptr/weak_ptr）的實現原理與使用場景？

   • unique_ptr：獨占所有權，零開銷（替代auto_ptr）。
   • shared_ptr：引用計數（原子操作），循環引用需weak_ptr解決。
   • ★ 阿里高頻：手寫shared_ptr引用計數實現。

4. 移動語義（Move Semantics）與完美轉發（Perfect Forwarding）的作用？

   • std::move：將左值轉為右值，觸發移動構造（避免深拷貝）。
   • std::forward：保持參數原始值類型（左值/右值），用于泛型編程。

5. volatile與atomic的區別？

   • volatile：阻止編譯器優化（不保證多線程原子性）。
   • atomic：硬件級原子操作（如load/store），線程安全。

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二、面向對象與多態

6. 虛函數表（vtable）與虛指針（vptr）的工作原理？

   • 每個含虛函數的類有一個vtable，對象通過vptr訪問，運行時動態綁定。

7. 為何基類析構函數需聲明為virtual？

   • 避免派生類對象通過基類指針刪除時資源泄漏（未調用派生類析構）。

8. 純虛函數與抽象類的聯系？

   • 純虛函數（=0）使類成為抽象類，強制派生類實現接口。

9. 多重繼承下的菱形繼承問題如何解決？

   • 虛繼承（virtual關鍵字），確保公共基類僅存一份實例。

   class D : public B, virtual public C { ... }; // 虛繼承C
   

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三、STL與模板編程

10. vector底層實現與擴容策略？

    • 動態數組，2倍擴容（避免頻繁分配），reserve()預分配空間優化。

11. map（紅黑樹）與unordered_map（哈希表）的性能對比？

    操作	map	unordered_map
    插入/刪除	O(log n)	O(1) 平均
    有序性	是	否

12. ☆ C++17的std::optional/std::variant應用場景？

    • optional：安全處理可能缺失的值（替代nullptr或非法值）。
    • variant：類型安全的聯合體（替代union），編譯期類型檢查。

    std::optional<int> find(int id); // 返回有效值或std::nullopt
    

13. 模板元編程（TMP）的應用案例？

    • 編譯期計算（如斐波那契數列）、類型萃取（type_traits）。

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四、并發與多線程

14. std::thread vs std::async？

    • thread：直接創建線程，需手動管理。
    • async：可能復用線程池，通過future自動管理結果。

15. 死鎖條件與解決方法？

    • 條件：互斥、請求保持、不可剝奪、環路等待。
    • 解決：按固定順序加鎖、std::lock()原子加鎖、超時機制。

16. 無鎖編程的memory_order選項（如relaxed/seq_cst）？

    • relaxed：允許亂序（性能高，無同步）。
    • seq_cst：全局順序一致（默認，性能低）。

17. ☆ 協程（Coroutines）的原理與優勢（C++20）？

    • 用戶態線程，切換成本低（20~50ns vs 線程1~10μs），支持異步I/O。
    • 字節跳動真題：實現百萬級協程調度器（Work-Stealing + 無鎖隊列）。

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五、系統設計與性能優化

18. 零拷貝（Zero-Copy）技術實現方案？

    • sendfile()（Linux）：文件→Socket直傳（內核2.2+）。
    • splice() + pipe：跨文件描述符傳輸（無用戶態拷貝）。

19. 高并發日志系統設計要點？

    • 無鎖分片隊列 + 獨立壓縮線程 + Kafka順序寫（美團真題：500萬條/秒）。

20. 分布式緩存一致性協議（如Raft）？

    • Leader選舉 + 日志復制（多數派確認），腦裂防護（Lease機制）。
    • 阿里真題：Redis集群腦裂解決方案。

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六、現代C++新特性（C++17/20）

21. ☆ 結構化綁定（Structured Binding） ：

    auto [id, name] = std::make_pair(1, "Alice"); // 解包pair/tuple
    

22. ☆ 概念（Concepts）的作用（C++20）？ ：

    • 約束模板參數，替代SFINAE，提升可讀性。

    template <typename T> requires integral<T> // 限定T為整型
    T add(T a, T b) { return a + b; }
    

23. ☆ Range庫（C++20）的優勢？ ：

    • 管道式操作：data | views::filter(...) | views::transform(...)。

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