C++ 語言基礎核心知識點總結

本文匯總 C++ 面試高頻考點，涵蓋類與對象、構造/析構/拷貝/賦值、const 語義、靜態成員、繼承與多態、模板、STL 容器分類等，適合快速複習與查漏補缺。

1. C 與 C++ 核心差異

• C：面向過程；C++：面向對象（封裝、繼承、多態）。

2. 類與對象

• 類是類型，對象是實例（如：學生是類，張三是對象）。
• 類由成員變量（屬性）與成員函數（行為）構成。

3. 構造函數

• 作用：創建對象時初始化。
• 特點：同類名、無返回值、可重載、可帶參數、可定義在類內/外。
• 若未聲明，編譯器生成預設構造函數（不初始化成員）；一旦用戶聲明任一構造函數，編譯器不再生成預設版本。
• 全缺省構造函數（所有參數有默認值）與無參構造函數二擇一，否則調用產生歧義。
• 構造函數無 this 指針（對象尚未構造完成）。

初始化列表 vs 函數體賦值

• 優先使用初始化列表：效率高（避免默認構造+賦值兩步），且必須用於：const 成員、引用成員、無預設構造函數的類類型成員。

4. 析構函數

• 作用：釋放對象持有的資源（記憶體、句柄等）。
• 名稱：~ClassName()，無參、無返回值、有 this 指針、不可重載、一個類只能有一個。
• 若類含裸指針管理動態記憶體，必須顯式聲明析構函數並 delete，否則記憶體洩漏。
• 對象生命週期結束自動調用；後構造先析構。

5. 拷貝構造函數

• 簽名：ClassName(const ClassName&)（必須為引用，否則無限遞歸）。
• 調用時機：
  1. 用現有對象初始化新對象（T t2(t1); 或 T t2 = t1;）；
  2. 值傳遞參數給函數；
  3. 函數值返回對象。
• 預設版本執行淺拷貝（逐位複製），導致指針成員指向同一塊記憶體，析構時雙重釋放崩潰。
• 解決：實現深拷貝——分配新記憶體並複製內容。

6. 賦值運算符重載

• 場景：兩個已存在對象之間賦值（t2 = t1;），不同於拷貝構造（新對象）。
• 預設版本同為淺拷貝，需手動實現深拷貝。
• 標準五步法：
  1. 檢查自賦值（if (this == &rhs) return *this;）；
  2. 釋放舊資源（delete[] ptr;）；
  3. 分配新資源；
  4. 複製內容；
  5. 返回 *this 支援鏈式賦值。

7. const 成員函數

• 宣告：void func() const; —— 函數體內不可修改非 mutable 成員。
• 常對象（const T obj;）只能調用 const 成員函數（構造/析構除外）。
• 常用於 get、print 等唯讀操作，提升程式健壯性。

8. 靜態成員

9. 繼承與多態

繼承基礎

• 子類繼承父類所有成員（構造/析構/賦值運算符除外）。
• 子類成員 = 繼承成員 + 自身擴展成員。

三種繼承方式

虛函數與動態綁定

• virtual 關鍵字聲明虛函數；構造函數、靜態成員函數、內聯函數不能為虛函數。
• 父類指針/引用指向子類對象，調用虛函數時發生動態綁定（運行期根據對象真實類型決定調用版本）。
• 虛函數表機制：對象含 vptr 指向類的 vtable，表中存虛函數地址。

純虛函數與抽象類

• 純虛函數：virtual void func() = 0;（僅聲明無定義）。
• 含純虛函數的類為抽象類，不可實例化；子類必須實現所有純虛函數，否則仍為抽象類。
• 作用：定義介面規範，父類聲明介面，子類具體實現。

虛析構函數必要性

若父類析構非虛，delete 父類指針（實指子類對象）僅調用父類析構，子類資源洩漏。凡有虛函數，析構必須虛。

多重繼承與菱形繼承

• 問題：同名成員二義性、菱形繼承產生兩份基類副本。
• 解決：虛繼承（class B : virtual public A），孫子類構造函數直接調用虛基類構造函數，確保只有一份虛基類副本。

10. 類型轉換

• static_cast：編譯期靜態轉型，不檢查運行期類型，轉型不保證安全。
• dynamic_cast：運行期動態轉型（需 RTTI），轉型失敗返回 nullptr（指針）或拋出異常（引用），安全。

11. STL 容器分類速查

核心差異：順序容器按插入位置存儲，關聯容器按鍵值排序；順序容器通過位置存取，關聯容器通過鍵存取。

12. 空類編譯器默認生成的成員函數

空類會隱式獲得：預設構造函數、拷貝構造函數、析構函數、賦值運算符重載、取址運算符重載（const 與非 const 版本）。