第2章 C++核心基础面试：内存管理、智能指针、虚函数
本章聚焦 C++ 面试最高频的三大基础点：内存管理（new/delete 与 RAII）、智能指针（unique_ptr / shared_ptr）和虚函数（虚表、虚析构、多态）。回答时需遵循 原理 → 场景 → 注意事项 的框架，并结合 C++11/14 新特性（移动语义、override、final）展示深度。以下表格梳理了各考点的考试频率与公司侧重点。
| 高频考点 | 面试频率 | 公司侧重点 |
|---|
| new/delete vs malloc/free + RAII | ★★★★★ | 字节、腾讯：考察异常安全与资源管理 |
| 智能指针（unique_ptr/shared_ptr） | ★★★★★ | 阿里、美团：C++11 特性、引用计数线程安全 |
| 虚函数与虚析构 | ★★★★☆ | 百度、华为：多态实现与性能代价 |
| C++11/14 新特性（override/final） | ★★★☆☆ | 所有大厂：区分基础与进阶 |
Q1：new/delete 与 malloc/free 的区别？如何用智能指针避免内存泄漏？
| 考察点 | 理解 RAII 与手动管理的本质区别；是否掌握 C++11 智能指针的核心优势。 |
| 回答框架 | ① 原理：new 调用构造/析构，malloc 仅分配内存；② 场景：对象生命周期复杂时优先 RAII；③ 注意事项：避免混用、数组用 unique_ptr<T[]>。 |
| 示例回答 | new/delete 自动调用构造和析构函数，malloc/free 仅操作内存。使用 unique_ptr 管理动态对象，离开作用域自动释放，无需手动 delete。例如 auto p = make_unique<Foo>() 保证异常安全。 |
| 可能追问 | 如何为智能指针指定自定义删除器？数组型 unique_ptr 的释放方式？ |
| 避坑提醒 | 不要用 delete 释放 malloc 分配的内存，反之亦然；不要用 shared_ptr 管理数组（除非传入自定义删除器）。 |
Q2：shared_ptr 和 unique_ptr 的线程安全性？引用计数如何实现？
| 考察点 | 是否理解智能指针内部控制块机制；对多线程下引用计数的原子操作有正确认知。 |
| 回答框架 | ① 原理：控制块含 ref_count（原子变量），shared_ptr 拷贝时 +1，析构时 -1；② 场景：共享所有权时用 shared_ptr，独占用 unique_ptr；③ 注意事项：引用计数线程安全，但所管理对象本身不保证，需外部加锁。 |
| 示例回答 | shared_ptr 引用计数通过 std::atomic 操作实现线程安全，但多个线程同时读写指向的对象需互斥锁。unique_ptr 不支持拷贝，移动语义保证唯一所有权，零额外开销。 |
| 可能追问 | weak_ptr 如何解决循环引用？为什么 make_shared 比直接 new 更推荐？ |
| 避坑提醒 | 不要将同一原生指针传给多个 shared_ptr 构造，会导致多个独立控制块造成 double free；优先使用 make_shared 以合并内存分配。 |
Q3：虚函数表如何工作？为什么基类析构函数必须为虚？C++11 的 override/final 有何作用？
| 考察点 | 虚函数动态绑定原理；多态正确释放的重要性；C++11 新增关键词对代码可维护性的提升。 |
| 回答框架 | ① 原理：每个含虚函数的类维护 vtable，对象首部有 vptr 指向对应 vtable；② 场景：需要通过基类指针/引用调用派生类方法时；③ 注意事项：构造函数/析构函数中虚函数非多态，避免在内部调用未完成初始化的派生类函数。 |
| 示例回答 | 基类析构非虚时，delete 基类指针只会调用基类析构，导致派生类资源泄漏。C++11 的 override 让编译器检查重写签名匹配，final 禁止进一步继承或重写，减少设计错误。 |
| 可能追问 | 虚表是否线程安全？纯虚函数与虚函数的区别？ |
| 避坑提醒 | 不要在构造函数或析构函数中调用虚函数（实际调用当前类的版本）；不要遗漏基类虚析构，否则派生类持有 unique_ptr 资源时无法释放。 |
💡 加分提示： 回答时主动提及 C++11/14 新特性（如 make_unique C++14、override C++11、移动语义、lambda 与智能指针结合），可体现对现代 C++ 的掌握，这正是大厂面试的侧重点。