【面经】高德地图 C++ 研发一面

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今天分享高德地图的C++研发岗位一面面试题。

面试题目录

文章目录

面试题目录
1.1 你对面向对象的理解是什么？
1.2 继承有什么原则？
1.3 虚函数的工作方式是什么？虚函数表和虚表指针是什么？
1.4 抽象类可以实例化对象吗？
1.5 三种继承方式的使用场景和选择原则？
1.6 C# 中有接口的概念，那么在 C++ 中哪种行为体现了接口的特性？
1.7 重写和重载的区别是什么？
1.8 哪些类函数需要设置成虚函数？怎么判断一个函数是否需要声明为虚函数？
1.9 基类指针操作基类对象，基类指针操作派生类对象，派生类指针操作基类对象，派生类指针操作派生类对象，操作同名函数时是什么样的情况？
1.10 C++ 的虚拟内存分布？
1.11 你了解过 STL 的哪些容器，以及其使用的场景和区别？
1.12 vector 中扩容的原理和具体实现方式？
1.13 map 和 unordered map 的底层实现和性能区别是什么？它们在获取元素和增删元素时有什么区别？
1.14 了解过哪些排序算法？
1.15 设计数据库有哪些原则？如何设计一个表？
1.16 怎么提高数据库的 i/o 速度？
1.17 了解对线程吗？
1.18 了解过范式吗？
1.19 了解二叉树的遍历吗？

1.1 你对面向对象的理解是什么？

面向对象是向现实世界模型的自然延伸，这是一种万物皆对象的编程思想。在现实生活中的任何物体都可以归为一类事物，而每一个个体都是一类事物的实例。面向对象的编程是以对象为中心，以消息为驱动，可以概括为：程序=对象+消息。

面向对象有三大特性：封装、继承、多态。

封装就是将一类事物的属性和行为抽象成一个类，使其属性私有化，行为公开化，提高了数据的隐秘性的同时，使代码模块化。这样做使得代码的复用性更高。

继承则是进一步将一类事物共有的属性和行为抽象成一个父类，而每一个子类是一个特殊的父类——有父类的行为和属性，也有自己特有的行为和属性。这样做扩展了已存在的代码块，进一步提高了代码的复用性。

多态的一大作用就是为了解耦——为了解除父子类继承的耦合度。简单来说，多态就是允许父类引用(或接口)指向子类(或实现类)对象。很多的设计模式都是基于面向对象的多态性设计的。如果说封装和继承是为了使代码重用，那么多态则是为了实现接口重用。

总结来说，封装和继承是面向对象的基础，多态是面向对象最精髓的理论。

1.2 继承有什么原则？

公有继承时：水平访问和垂直访问对基类中的公有成员不受限制
保护继承时：对于垂直访问同于公有继承，对于水平访问同于私有继承
私有继承时：水平访问和垂直访问对基类中的公有成员也不能访问

对于基类中的私有成员，只能被基类中的成员函数和友元函数所访问，不能被其他的函数访问。基类与派生类的关系：任何一个类都可以派生出一个新类，派生类也可以再派生出新类，因此，基类和派生类是相对而言的。

1.3 虚函数的工作方式是什么？虚函数表和虚表指针是什么？

C++ 中虚函数的实现一般是通过虚函数表实现的。类的虚函数表是一块连续的内存，每个内存单元中记录一个 JMP 指令的地址，也就是每个虚成员的地址。编译器会为每个有虚函数的类创建一个虚函数表，该虚函数表将被该类的所有对象共享。虚表指针就是指向虚函数表的指针。

更多关于虚函数的内容参见往期笔记：【面经】CVTE–C++软件开发@一面的面试题1.2 。

1.4 抽象类可以实例化对象吗？

抽象类可以有自己的构造方法，但是不能直接通过 new 进行实例化。但是可以通过子类继承，实例化子类的时候抽象类也会被实例化。

1.5 三种继承方式的使用场景和选择原则？

public（公有继承）：继承时保持基类中各成员属性不变，并且基类中 private 成员被隐藏。派生类的成员只能访问基类中的 public/protected 成员，而不能访问 private 成员；派生类的对象只能访问基类中的 public 成员。
private（私有继承）：继承时基类中各成员属性均变为 private ，并且基类中 private 成员被隐藏。派生类的成员也只能访问基类中的 public/protected 成员，而不能访问 private 成员；派生类的对象不能访问基类中的任何的成员。
protected（保护继承）：继承时基类中各成员属性均变为 protected ，并且基类中 private 成员被隐藏。派生类的成员只能访问基类中的 public/protected 成员，而不能访问 private 成员；派生类的对象不能访问基类中的任何的成员。

1、不管采用哪种形式（public, protected 或 private），基类中的私有成员都不可以直接访问；如果非要在派生类中使用基类的私有成员，可以有两种方法：一是使用属性，二是使用友元类或友元函数。
2、如果采用 public 形式，则基类除了私有成员的其它所有都被原样的继承到派生类中；即在基类中是 public 的，在派生类中还是 public 的，在基类中是 protected 的，在派生类中还是 protected 的。
3、如果采用 protected 形式，则基类中除了私有成员的其它说有都被以 protected 的形式继承到派生类中。

1.6 C# 中有接口的概念，那么在 C++ 中哪种行为体现了接口的特性？

接口描述了类的行为和功能，而不需要完成类的特定实现。C++ 接口是使用抽象类来实现的,如果类中至少有一个函数被声明为纯虚函数，则这个类就是抽象类。纯虚函数是通过在声明中使用 “= 0” 来指定的，如下所示：

class Box
{public:// 纯虚函数virtual double getVolume() = 0;
private:double length;      // 长度double breadth;     // 宽度double height;      // 高度
};

设计抽象类（通常称为 ABC）的目的，是为了给其他类提供一个可以被继承的适当的基类。抽象类不能被用于实例化对象，它只能作为接口使用。

1.7 重写和重载的区别是什么？

重写(覆盖)：是指派生类中存在重新定义的函数，其函数名、参数列表、返回值类型，所有都必须同基类中被重写的函数一致，只有函数体不同。派生类调用时会调用派生类的重写函数，不会调用被重写函数。

重载：是指同一可访问区内被声明的几个具有不同参数列（参数的类型、个数）的同名函数，根据参数列表确定调用哪个函数，重载不关心函数返回类型。

重载和重写的区别：

范围区别：重写和被重写的函数在不同的类中，重载和被重载的函数在同一类中
参数区别：重写与被重写的函数参数列表一定相同，重载和被重载的函数参数列表一定不同

1.8 哪些类函数需要设置成虚函数？怎么判断一个函数是否需要声明为虚函数？

通常类的析构函数被设置成虚函数，因为当类被继承时，派生类的析构函数需要调用基类的析构函数，如果基类的析构函数不适合虚函数的话，派生类对象在销毁时将只调用自身的析构函数，而不调用基类的析构函数。

判断一个函数是否需要被设置成虚函数，取决于我们是否需要实现多态，我们可以通过将成员函数声明成虚函数来实现多态。

1.9 基类指针操作基类对象，基类指针操作派生类对象，派生类指针操作基类对象，派生类指针操作派生类对象，操作同名函数时是什么样的情况？

当基类成员函数为普通函数时：

#include <iostream>using namespace std;class A {
public:void show() {cout << "Hello" << endl;}
};class B : public A {
public:void show() {cout << "World" << endl;       }
};int main()
{A *pa;B *pb;A a;B b;// 基类指针操作基类pa = &a;pa->show();// 基类指针操作派生类pa = &b;pa->show();// 派生类指针操作基类// pb = &a;        // 编译错误 // pb->show();// 派生类指针操作派生类pb = &b;pb->show();
}/*
运行结果：
Hello
Hello
World
*/

当基类成员函数为虚函数时：

#include <iostream>using namespace std;class A {
public:virtual void show() {cout << "Hello" << endl;}
};class B : public A {
public:void show() {cout << "World" << endl;       }
};int main()
{A *pa;B *pb;A a;B b;// 基类指针操作基类pa = &a;pa->show();// 基类指针操作派生类pa = &b;pa->show();// 派生类指针操作基类// pb = &a;        // 编译错误 // pb->show();// 派生类指针操作派生类pb = &b;pb->show();
}/*
运行结果：
Hello
World
World
*/

综上：当基类成员函数为普通函数时，最终调用的成员函数是由指针类型决定的；当基类成员函数为虚函数时，最终调用的成员函数是由指针指向的实例类型决定的。

1.10 C++ 的虚拟内存分布？

在 C++ 中，虚拟内存分为代码段、数据段、BSS 段、堆区、**栈区、文件映射去六大部分。

代码段：包括只读存储区和文本区，其中只读存储区存储字符串常量，文本区存储程序的机器代码
数据段：存储程序中已经初始化的全局变量和静态变量
BSS 段：存储未初始化的全局变量和静态变量，以及所有被初始化为 0 的全局变量和静态变量
堆区：调用 new/malloc 函数时在堆区动态分配内存，同时需要调用 delete/free 来手动释放申请的内存
栈区：使用栈空间存储函数的返回地址、参数、局部变量、返回值等
文件映射区：存储动态链接库及调用 mmap 函数进行的文件映射

1.11 你了解过 STL 的哪些容器，以及其使用的场景和区别？

参见往期笔记：【面经】CVTE–C++软件开发@一面的面试题 1.5。

1.12 vector 中扩容的原理和具体实现方式？

参见往期笔记：【面经】CVTE–C++软件开发@一面的面试题 1.6。

1.13 map 和 unordered map 的底层实现和性能区别是什么？它们在获取元素和增删元素时有什么区别？

map 的底层实现是红黑树，unordered map 的底层实现是哈希表。

更多相关信息参见往期笔记：【面经】CVTE–C++软件开发@二面的面试题 2.20。

1.14 了解过哪些排序算法？

参见往期笔记：十大经典排序算法（附动图、代码）。

1.15 设计数据库有哪些原则？如何设计一个表？

在设计数据库时，要考虑和遵循下列数据库设计的基本原则，以建立稳定、安全、可靠的数据库：

一致性原则:对数据来源进行统一、系统的分析与设计，协调好各种数据源，保证数据的一致性和有效性。
完整性原则:数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。要防止合法用户使用数据库时向数据库加入不合语义的数据。对输入到数据库中的数据要有审核和约束机制。
安全性原则:数据库的安全性是指保护数据，防止非法用户使用数据库或合法用户非法使用数据库造成数据泄露、更改或破坏。要有认证和授权机制。
可伸缩性与可扩展性原则:数据库结构的设计应充分考虑发展的需要、移植的需要，具有良好的扩展性、伸缩性和适度冗余。
规范化:数据库的设计应遵循规范化理论。规范化的数据库设计，可以减少数据库插入、删除、修改等操作时的异常和错误，降低数据冗余度等。

设计数据库表的几条黄金准则：

字段的原子性：保证每列的原子性，不可分解，表达明确
主键设计：主键不要与业务逻辑有所关联，最好是毫无意义的一串独立不重复的数字，常见的比如 UUID 或者将主键设置为 Auto_increment
字段使用次数：对于频繁修改的字段（一般是指状态类字段）最好用独立的数字或者单个字母去表示，不用使用汉字或长字符的英文
字段长度：建表的时候，字段长度尽量要比实际业务的字段大 3-5 个字段左右（考虑到合理性和伸缩性），最好是 2^n 的值
关于外键：尽量不要建立外键，保证每个表的独立性。如果非得保持一定的关系，最好是通过 id 进行关联
动静分离最好做好静态表和动态表的分离。这里解释一下静态表和动态表的含义，静态表：存储着一些固定不变的资源，比如城市/地区名/国家（静态表一定要使用缓存）。动态表：一些频繁修改的表
关于 code 值：使用数字码或者字母去代替实际的名字，也就是尽量把 name 转换为 code ，因为name可能会变，但是code一般是不会变化的
关于 Null 值：尽量不要有 null 值，有null值的话，数据库在进行索引的时候查询的时间更久，从而浪费更多的时间。可以在建表的时候设置一个默认值
关于引擎的选择：关于引擎的选择，innodb 与 myisam，myisam 的实际查询速度要比innodb 快，因为它不扫面全表，但是 myisam 不支持事务，没办法保证数据的 Acid 。选择哪个要看自己对于效率和数据稳定性方面的实际业务的取舍了
资源存储：数据库不要存储任何资源文件，比如照片/视频/网站等，可以用文件路径/外链用来代替，这样可以在程序中通过路径，链接等来进行索引
与主键相关：根据数据库设计三大范式，尽量保证列数据和主键直接相关而不是间接相关
关系映射：多对一或者一对多的关系，关联一张表最好通过 id 去建立关系，而不是去做重复数据，这样做最大的好处就是中间的关系表比较清楚明白
预留字段：在设计一张表的时候应该预制一个空白字段，用于以后的扩展，因为你也不是确定这张表以后不会扩展
留下单一字段确定是否可用：通过一个单一字段去控制表是否可用，比如通常起名为 isVaild ，预制的含义为 0 为有效，1 为无效
删除字段：数据库是禁止使用 delete 命令的,一般都不会真正删除数据，都是采用改状态的方式，设置 state 字段，通过修改状态赋予它是否有效的逻辑含义

1.16 怎么提高数据库的 i/o 速度？

通过使用多个磁盘可以提高数据库整体的 I/O 速度。

1.17 了解对线程吗？

参见往期笔记：操作系统基础知识：程序、进程与线程。

1.18 了解过范式吗？

目前关系数据库有六种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式(4NF）和第五范式（5NF，又称完美范式）。

第一范式（1NF）：
所谓第一范式（1NF）是指在关系模型中，对于添加的一个规范要求，所有的域都应该是原子性的，即数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项，而不能是集合，数组，记录等非原子数据项。即实体中的某个属性有多个值时，必须拆分为不同的属性。在符合第一范式（1NF）表中的每个域值只能是实体的一个属性或一个属性的一部分。简而言之，第一范式就是无重复的域。
第二范式（2NF）
在 1NF 的基础上，非码属性必须完全依赖于候选码（在 1NF 基础上消除非主属性对主码的部分函数依赖）。第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基础上建立起来的，即满足第二范式（2NF）必须先满足第一范式（1NF）。第二范式（2NF）要求数据库表中的每个实例或记录必须可以被唯一地区分。选取一个能区分每个实体的属性或属性组，作为实体的唯一标识。简而言之，第二范式就是在第一范式的基础上属性完全依赖于主键。
第三范式（3NF）
在 2NF 基础上，任何非主属性不依赖于其它非主属性（在 2NF 基础上消除传递依赖）。第三范式（3NF）是第二范式（2NF）的一个子集，即满足第三范式（3NF）必须满足第二范式（2NF）。简而言之，第三范式（3NF）要求一个关系中不包含已在其它关系已包含的非主关键字信息。
巴斯-科德范式（BCNF）
Boyce-Codd Normal Form（巴斯-科德范式），在 3NF 基础上，任何非主属性不能对主键子集依赖（在3NF基础上消除对主码子集的依赖）。巴斯-科德范式（BCNF）是第三范式（3NF）的一个子集，即满足巴斯-科德范式（BCNF）必须满足第三范式（3NF）。通常情况下，巴斯-科德范式被认为没有新的设计规范加入，只是对第二范式与第三范式中设计规范要求更强，因而被认为是修正第三范式。

1.19 了解二叉树的遍历吗？

参见往期笔记：【面经】深信服–C++研发的面试题 8 。