你列出的這些屬于 C++ 高級開發中面向對象設計與架構設計的核心知識，也是面試高級工程師崗位必問的內容。下面我按順序，深入講解每一項概念、原理、用途，并穿插 C++ 示例。

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? 1. 設計原則（SOLID）

SOLID 是面向對象設計的五大原則，有助于寫出可維護、可擴展、低耦合、高內聚的代碼。

縮寫	名稱	含義
S	單一職責原則 (SRP)	每個類只有一個引起它變化的原因。
O	開閉原則 (OCP)	對擴展開放，對修改關閉。
L	里氏替換原則 (LSP)	子類應能替代父類并正確運行。
I	接口隔離原則 (ISP)	不應強迫客戶端依賴不使用的接口。
D	依賴倒置原則 (DIP)	高層模塊不應依賴底層模塊，二者都依賴抽象。

示例（開閉原則）：

class Shape {
public:virtual double area() const = 0;virtual ~Shape() = default;
};class Circle : public Shape {double r;
public:Circle(double r) : r(r) {}double area() const override { return 3.14 * r * r; }
};class Square : public Shape {double s;
public:Square(double s) : s(s) {}double area() const override { return s * s; }
};// 對擴展開放，對修改關閉
double totalArea(const std::vector<std::shared_ptr<Shape>>& shapes) {double sum = 0;for (auto& s : shapes) {sum += s->area();  // 多態支持}return sum;
}

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? 2. 設計模式（單例、工廠、觀察者、策略、模板方法等）

常見設計模式：

模式	用途
單例模式	系統中只允許一個類的實例存在。
工廠模式	將對象創建的邏輯封裝起來，解耦使用者與實現。
觀察者模式	一對多通知機制，發布-訂閱。
策略模式	封裝行為，動態選擇策略實現。
模板方法模式	父類定義流程，子類實現具體步驟。

單例模式（懶漢線程安全）

class Singleton {
private:Singleton() {}
public:static Singleton& getInstance() {static Singleton instance;return instance;}void doSomething() {}
};

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? 3. 虛函數、多態、純虛函數與接口設計

• 虛函數：允許子類重寫，支持運行時多態。
• 純虛函數：用 = 0 表示，是接口設計的核心。
• 接口類：只包含純虛函數，無成員變量。

示例：

class IShape {
public:virtual double area() const = 0;  // 純虛函數virtual ~IShape() = default;
};class Rectangle : public IShape {double w, h;
public:Rectangle(double w, double h) : w(w), h(h) {}double area() const override { return w * h; }
};

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? 4. 多繼承與虛繼承

• 多繼承：一個類繼承多個基類，容易造成二義性。
• 虛繼承：解決“菱形繼承”中基類重復問題。

示例（虛繼承）：

class A {
public:int x;
};class B : virtual public A {};
class C : virtual public A {};class D : public B, public C {
public:void setX(int val) { x = val; }  // x不再重復
};

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? 5. 對象生命周期管理

C++ 對象生命周期分為：

• 靜態對象：程序開始時分配，結束時銷毀（如全局變量）。
• 自動對象：函數棧幀上的局部變量，函數結束時自動銷毀。
• 動態對象：通過 new 分配，必須手動或用智能指針釋放。
• 臨時對象：表達式中創建，使用后自動銷毀。

要點：

• 避免使用裸 new / delete
• 配合 RAII 和智能指針自動管理資源

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? 6. RAII（資源獲取即初始化）

RAII 是 C++ 的重要資源管理機制，通過對象構造/析構自動管理資源（如文件、鎖、內存）。

示例（文件RAII封裝）：

class FileWrapper {FILE* fp;
public:FileWrapper(const char* filename, const char* mode) {fp = fopen(filename, mode);if (!fp) throw std::runtime_error("打開文件失敗");}~FileWrapper() {if (fp) fclose(fp);}FILE* get() { return fp; }
};

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總結

技術點	關鍵詞	作用
SOLID 原則	SRP, OCP, LSP, ISP, DIP	提升代碼可維護性、可擴展性
設計模式	單例、工廠、觀察者等	應對常見場景的架構模式
多態	虛函數、純虛函數	提供接口抽象與多態行為
多繼承	虛繼承	解決菱形繼承的問題
生命周期	棧、堆、臨時對象	資源正確創建與釋放
RAII	構造申請，析構釋放	避免資源泄露，異常安全

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