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2025年高频谷歌c面试题及答案

智能指针的核心区别与循环引用解决

unique_ptr通过独占所有权管理资源，其拷贝构造函数和赋值运算符被显式删除，仅支持移动语义转移所有权。默认使用delete释放资源，但可自定义删除器（如管理文件描述符时用close）。适用于资源生命周期明确归属单一对象的场景，例如函数内部动态分配的临时对象，用unique_ptr可避免手动释放。

shared_ptr基于引用计数实现共享所有权，多个指针共享资源时，引用计数递增；任一指针销毁时计数递减，计数归零则释放资源。支持自定义删除器（如释放数组用delete[]），适用于资源需被多个模块共享的场景（如全局配置对象）。但需警惕循环引用：若对象A持有指向对象B的shared_ptr，对象B同时持有指向A的shared_ptr，两者引用计数无法归零，导致资源泄漏。

weak_ptr是弱引用指针，不参与引用计数，仅观察shared_ptr管理的资源。通过lock()方法可获取shared_ptr（若资源未释放），用于打破循环引用。例如，父类用shared_ptr管理子类，子类用weak_ptr指向父类，父类销毁时子类引用计数归零，资源正常释放。

虚函数表的实现与多继承场景

含虚函数的类会提供虚函数表（vtable），存储虚函数地址的数组。对象内存首地址为虚表指针（vptr），指向类对应的vtable。构造对象时，构造函数初始化vptr指向本类vtable。

单继承中，派生类vtable覆盖基类被重写的虚函数，新增虚函数添加在表尾。例如，基类有funcA()、funcB()，派生类重写funcA()并新增funcC()，则派生类vtable中funcA()指向派生类实现，funcB()保留基类实现，funcC()位于表尾。

多继承时，派生类为每个基类提供独立vtable。对象内存包含多个vptr（按继承顺序排列）。如类D继承A和B（均含虚函数），D对象布局为：A的vptr、A成员、B的vptr、B成员、D成员。通过基类指针调用虚函数时，编译器调整指针偏移至对应基类子对象位置，再通过vptr访问vtable。

汇编层面，虚函数调用流程为：从对象地址取vptr（如movrax,[rdi]，rdi为对象指针），从vptr取虚函数地址（如movrax,[rax+8]，8为函数偏移），最终调用该地址（callrax）。多继承时需先调整指针（如addrdi,offset_of_B_in_D），再执行上述步骤。

移动语义与右值引用的实践

C++11引入右值引用（T），区分左值（可取地址的表达式）和右值（临时对象、字面量）。移动语义通过移动构造函数和移动赋值运算符，将资源从右值对象转移至新对象，避免深拷贝。例如，vector的移动构造函数直接复制内部指针，原vector置空，时间复杂度O(1)，而拷贝构造需O(n)复制元素。

std::move将左值转换为右值引用，触发移动操作。需注意std::move不移动任何数据，仅标记对象可被移动。移动构造函数需确保原对象处于有效但未定义状态（如string移动后为空字符串）。

优化场景：函数返回局部对象时，编译器自动应用RVO（返回值优化）或NRVO（命名返回值优化），直接构造目标对象，避免拷贝。若无法优化（如返回条件分支中的不同对象），移动语义可将局部对象移动至目标，提升性能。

线程安全队列的实现

使用std::mutex和std::condition_variable实现阻塞队列：

```cpp

includequeue

includemutex

includecondition_variable

templatetypenameT

classThreadSafeQueue{

std::queueTq;

mutablestd::mutexm;

std::condition_variablecv_push,cv_pop;

size_tmax_size;

public:

explicitThreadSafeQueue(size_tsize=10):max_size(size){}

voidpush(Tval){

std::unique_lockstd::mutexlock(m);

cv_push.wait(lock,[this]{returnq.size()max_size;});

q.push(std::move(val));

cv_pop.notify_one();

}