本文大約有 6385 字。
這是面試題筆記系列的第一篇文章，記錄一些常見的面試題。其中主要是一些一線互聯網大廠的面試題，大部分收集於 LeetCode、CSDN、知乎、GitHub 等技術社區。
答案皆根據我的理解進行編寫解答，水平有限，可能會存在一定的錯誤，歡迎指正。
我將這些面試題主要分爲三類：概念題、算法題、理解應用題。
01｜面試題來源
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騰訊 - 提前批 - 客戶端開發
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深信服 - 優招 - C++ 研發（物聯網方向）
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老虎 - 正式批 - Windows 開發一面
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360 - 提前批 - 軟件開發
02｜概念題
1. 函數傳值的方式？
按值傳遞、按引用傳遞、按指針傳遞。
2. 引用和拷貝的區別？
引用的效率要高於拷貝，這也是爲什麼如果函數參數是類對象，通常使用引用傳遞。若不想被改變，則加上 const 爲常引用。
3. 引用的優缺點和拷貝的優缺點？
拷貝需要大量原始數據的移動，帶來時間和空間上的消耗，這是它的缺點。
C++11 所支持的移動語義（move semantics），其思想是避免原始數據的移動，而只是修改記錄。move 的本質是一個轉換函數，將給定類型轉換爲右值引用。
引用的缺點可以從引用與指針的區別的角度來看。如：構造時必須初始化、不能爲 NULL、初始化後無法再改變、引用的創建和銷燬不會調用類的拷貝構造函數和析構函數 等等。
4. C++ 內存分區？未初始化的全局變量放在哪裏？
C++ 內存分區：堆、棧、自由存儲區、全局/靜態存儲區、常量存儲區。
關於自由存儲區（Free Store）和堆（Heap）
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文本段：程序的二進制代碼，只讀。
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初始化數據段：global/static/const/extern 初始化的變量。
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未初始化數據段：未初始化的變量。
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初始化數據段和未初始化數據段統稱爲數據段。
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堆：當使用 malloc 在堆上分配的內存。
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棧：局部變量、函數返回所需的一些東西。
5. 野指針是什麼？有什麼可以檢測嗎？
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聲明指針但是沒有初始化⚠️。
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釋放空間後沒有置 NULL，產生懸掛指針，存在安全隱患⚠️。
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當返回一個基於棧分配的局部變量的地址時，num 是一個局部變量，函數結束後自動釋放其空間，編譯器會給出警告⚠️。
如何檢測野指針？方法是提高野指針的崩潰率，將訪問時的隨機崩潰變成訪問必然崩潰，儘早的定位到野指針。macOS 下 Xcode 提供了內存塗鴉（Malloc Scrobble）。
Linux 下有一個工具可以解決常見的 C++ 內存問題——「Valgrind 」，其中的 memcheck 工具提供：檢查程序中的內存問題，如泄漏、越界、非法指針等。
6. 進程間通信方式，知道互斥鎖和自旋鎖嗎？
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管道（Pipe）
`| >` ：簡單，阻塞，半雙工通信。
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消息隊列
發送數據塊，數據塊有長度限制，數據拷貝消耗大。
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共享內存
解決消息隊列的數據拷貝產生的性能消耗。兩個擁有獨立的虛擬內存空間，但是映射到相同的物理內存中。
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信號量
Semaphore。記錄型信號量（阻塞隊列）；互斥信號量。信號量實現進程的互斥和同步。經典的生產者消費者問題。
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Socket
程序進行 Socket 通信。
自旋鎖🔒
指當一個線程在獲取鎖時，此時的鎖已經被其他線程獲取，那麼該線程循環等待，然後不斷判斷是否能夠被成功獲取，知道獲取到鎖纔會退出循環。
核心：線程反覆檢查鎖變量是否可用，忙等待。
while (test_and_set(lock) == 1);
缺點：消耗 CPU、“飢餓”現象
優點：線程不會進入阻塞狀態、減少了不必要的上下文切換。
互斥鎖🔒
防止兩條線程同時對同一臨界資源進行讀寫的機制。類似互斥信號量機制提供的阻塞隊列，實現讓權等待。
7. 路由器（R）和二層交換機（S）的區別？
交換機，嚴格定義：以太網交換機。
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工作層不同：R - 網絡層，S - 數據鏈路層轉發機制：R - IP addr，S - MAC addr
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主要功能：
R - 隔離廣播域，S - 不能
R - 用於連接不同網絡，S - 組建局域網
R - 防火牆，配置複雜
交換機能幹的事情，路由器也都可以。
8. ARP 協議的功能幹嘛用的？
ARP：Address Resolution Protocol 地址解析協議。
所謂的地址解析，就是主機在發送幀前將目標 IP 地址轉換成目標 MAC 地址的過程。ARP 請求就是：根據目的主機的 IP 地址，獲得其 MAC 地址。
終端 PING 一個 IP 地址，使用 WireShark 關鍵字 arp 過濾，可以看到 ARP 請求。
9. C 和 C++ 的區別？
C++ 融合了 3 種不同的編程方式：C 語言代表的過程性語言、C++ 在 C 語言基礎上添加的類代表的面嚮對象語言、C++ 模板支持的泛型編程。
首先，C 語言編程原理：其理念是將大型程序分解成小型、便於管理的任務，是一種自頂向下的設計。結構化編程技術反映了過程性編程的思想，根據執行的操作來構思一個程序。即：數據 + 算法 = 程序。
其次，面向對象編程：OOP（Object-Oriented Programming）強調的是數據。在 C++ 中，類是一種規範，它描述了這種新型的數據格式，對象是根據這種規範構造的特定數據結構。OOP 程序設計方法首先設計類，它準確的表示了程序要處理的東西，並不僅僅是將數據和方法合併爲類的定義，OOP 還有助於構建可重用代碼。
OOP 特性：抽象、封裝和數據隱藏、多態、繼承、代碼的可重用性。
最後，C++ 和範型編程：範型編程（Generic Programming）。C++ 有多種數據類型 —— 整數、浮點數、字符、字符串、用戶定義的、由多種類型組成的複合結構。例如，要對不同類型的數據進行排序，通常必須爲每種類型創建一個排序函數。泛型編程可以只編寫一個泛型（即不是特定類型的）函數，並將其用於各種實際類型。C++ 模板（Template）提供了完成這種任務的機制。
10. 你對多態的理解？
多態（Polymorphism）是 OOP 編程的一個重要思想在面嚮對象語言中，一個接口，多種方法即爲多態。
C++ 的多態分爲兩種，靜態多態和動態多態。
靜態多態是通過函數重載實現的，在編譯過程完成後就知道了應該調用哪個函數。
動態多態即運行時的多態性，通過虛函數（virtual）來實現的。虛函數允許子類重新定義成員函數，而子類重新定義父類的做法稱爲覆蓋(Override)，或者稱爲重寫。
多態最常見的用法就是聲明基類類型的指針，利用該指針指向任意一個子類對象，調用相應的虛函數，可以根據指向的子類的不同而實現不同的方法。
11. 講一下 tcp 的擁塞控制？
TCP 的擁塞控制主要來避免兩種現象，即包丟失和超時重傳。一旦出現了這些現象就說明，發送的速度太快了，要慢一些。
一條 TCP 連接開始，cwnd 設置爲一個報文段，一次只能發送一個；當收到這一個確認的時候，cwnd 加一，於是一次能夠發送兩個；當這兩個的確認到來的時候，每個確認 cwnd 加一，兩個確認 cwnd 加二，於是一次能夠發送四個；當這四個的確認到來的時候，每個確認 cwnd 加一，四個確認 cwnd 加四，於是一次能夠發送八個。可以看出這是指數性的增長。
漲到什麼時候是個頭呢？有一個值叫做門限（ssthresh）爲 65535 個字節，當超過這個值的時候，就要小心一點了，就不能增長那麼快了。
於是，每收到一個確認後，cwnd 增加 1/cwnd，我們接着上面的過程來，一次發送八個，當八個確認到來的時候，每個確認增加 1/8，八個確認一共 cwnd 增加 1，於是一次能夠發送九個，變成了線性增長。
但是線性增長還是增長，還是越來越多，直到發送擁塞。擁塞的一種表現形式是丟包，需要超時重傳。
有一種方式是，將 sshresh 設爲 cwnd/2，將 cwnd 設爲 1，重新開始慢啓動。。但是這種方式太激進了，將一個高速的傳輸速度一下子停了下來，會造成網絡卡頓。
快速重傳算法。當接收端發現丟了一箇中間包的時候，發送三次前一個包的 ACK，於是發送端就會快速的重傳，不必等待超時再重傳。TCP 認爲這種情況不嚴重，因爲大部分沒丟，只丟了一小部分，cwnd 減半爲 cwnd/2，然後 sshthresh = cwnd，呈線性增長。
TCP BBR 擁塞算法，它佔滿帶寬，但是不佔滿緩存，時延較低。
12. 左值引用和右值引用的區別？
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左值存放在對象中，有持久的狀態；
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而右值要麼是字面常量，要麼是在表達式求值過程中創建的臨時對象，沒有持久的狀態。
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右值引用的對象，是臨時的，即將被銷燬；
如果我們將一個對象的內存空間綁定到另一個變量上，那麼這個變量就是左值引用。在建立引用的時候，我們是「將內存空間綁定」，因此我們使用的是一個對象在內存中的位置，這是一個左值。
const int& qux = 42; // OK: 42 是右值，但是編譯器可以爲它開闢一塊內存空間，綁定在 qux 上
右值引用也是引用，但是它只能且必須綁定在右值上。右值引用應用在語義移動上，語義移動避免了數據的再拷貝帶來的花銷，提供一種數據的所有權的轉交。
13. 四種 cast 強制類型轉換的區別和使用？
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static_cast：
普通的類型轉換
static_cast<type-name>(value);
不提供運行時的檢查，要在編寫程序時確認轉換的安裝性。
（1）把子類對象的指針/引用轉換爲父類指針/引用（上行安全），這種轉換是安全的。若把父類對象的指針/引用轉換成子類指針/引用（下行不安全），這種轉換是不安全的，需要編寫程序時來確認。
（2）基本的數據類型轉換。安全由程序編寫人員保證。
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dynamic_cast：
用於處理多態
dynamic_cast<type-name>(expression);
指針轉換失敗，則返回空指針，若引用轉換失敗，則拋出異常。
把父類對象的指針/引用轉換成子類指針/引用，即基類轉換爲派生類時使用 dynamic_cast。
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const_cast：
用於移除類型的 const、volatile 屬性。
const_cast<type-name>(expression);
常量指針被轉換成非常量指針，並且仍然指向原來的對象；常量引用被轉換成非常量引用，並且仍然引用原來的對象。
說明：使得 *pb 成爲一個可用於修改 bar 對象值的指針，它刪除 const 標籤。
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reinterpret_cast
reinterpret_cast<type-name>(expression);
可以轉換任何類型的指針，不安全。不改變括號中運算對象的值，而是對該對象從位模式上進行重新解釋。
14. 講一下智能指針？
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auto_ptr
auto_ptr 會導致所有權的轉移，於此同時，原指針不再指向有效數據（後續再訪問會出現錯誤）。
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unique_ptr
unique_ptr 是 auto_ptr 的升級，策略更加的嚴格。unique_ptr 同樣採取建立所有權（ownership）的概念，對於特定對象，只能有一個智能指針可擁有它，只有擁有對象的智能指針的構造函數會刪除該對象。
編譯階段即可發現錯誤， unique_ptr 相比 auto_ptr 有更加安全的機制
。move 函數可以移交所有權。
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share_ptr
shared_ptr 採用引用計數（reference counting）的策略。賦值時，計數加一，指針過期時，計數減一。僅當最後一個指針過期時，才調用 delete 。
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weak_ptr
weak_ptr 可以維持一種弱引用。
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對象被析構了，weak_ptr 會自動等於 nullptr。
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weak_ptr 可以還原成 shared_ptr 而不會讓引用計數錯亂。
自己動手實現智能指針：
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模版化（Template）
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運算符重載（operator）【* 解引用】 ｜ 【-> 指向對象成員】 ｜ 【bool 用在布爾表達式】
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拷貝構造和賦值：拷貝時轉移指針所有權（捨棄 auto_ptr，選擇 unique_ptr）
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引用計數
15. 瞭解完美轉發嗎？
一個函數某一組參數原封不動地傳遞給另一個函數。這裏不僅需要參數的值不變，而且需要參數的類型屬性（左值/右值）保持不變，這叫做 Perfect Forwarding（完美轉發）。
C++11 開始，完美轉發由 std::forward 函數實現。底層實現和引用reference 密切相關：remove_reference 、右值引用、引用聚合。
16. future 和 thread 瞭解嗎？
與併發（Concurrency）編程相關，future 是一個更高的抽象，同樣的結構，代碼將大大簡化，變量減少到只有一個未來量。
調用 async 可以獲得一個未來量。在未來量上調用 get 成員函數可以獲得結果。
17. tcp/ip 四層模型和 osi 七層模型具體是哪些？
18. 進程和線程的區別？
操作系統的設計，因此可以歸結爲三點：
（1）以多進程形式，允許多個任務同時運行；
（2）以多線程形式，允許單個任務分成不同的部分運行；
（3）提供協調機制，一方面防止進程之間和線程之間產生衝突，另一方面允許進程之間和線程之間共享資源。
a.地址空間和其它資源：進程間擁有獨立內存，進程是資源分配的基本單位；線程隸屬於某一進程，且同一進程的各線程間共享內存（資源），線程是cpu調度的基本單位。
b.通信：進程間相互獨立，通信困難，常用的方法有：管道，信號，套接字，共享內存，消息隊列等；線程間可以直接讀寫進程數據段（如全局變量）來進行通信——需要進程同步和互斥手段的輔助，以保證數據的一致性。
c.調度和切換：線程上下文切換比進程上下文切換要快。進程間切換要保存上下文，加載另一個進程；而線程則共享了進程的上下文環境，切換更快。
04｜算法題
1. KMP 算法？
KMP 算法和核心在於求解模式串的 next 數組，使得模式串與主串在匹配過程中出現失配情況時，大大降低沒有必要的回退。
2. 知道二叉樹有哪些遍歷的方式嗎？
先序/中序/後序/層序遍歷。非遞歸：先序/中序/後序需要使用棧（Stack）輔助，層序遍歷需要使用隊列（Queue）輔助。
線索後遍歷（線性結構），但是改變了樹的指針結構。
4. 快速排序的思想？
快速排序是一種基於分治法的重要的排序算法，歸併排序也是基於分治技術。快速排序的核心在於切分（Partition）操作。根據切分的不同，可以分爲普通快排（單路切分）、雙路快排（雙路切分）、三路快排（大於、等於、小於三路）。
5. 冒泡排序
6. 手撕 strcpy？
注：如果 dest 事先未分配足夠的一片連續空間，則 `dest++` 可能會覆蓋其他的數據。
05｜理解應用題
1. 一個結構體，能夠用 memcpy 判斷兩個結構體存的東西是不一樣的嗎？
我不知道能不能？但是可以瞭解一下 memset 和 memcpy 函數。在對結構體變量都使用 memset 初始化的前提下，使用 memcmp 函數進行一個一個字節的比較，相同則返回 0。
memset 按字節賦值，對每個字節賦值同樣的值。0 的二進制代碼爲全 0，-1 的二進制補碼全爲 1。所以一般賦初值要賦爲 0 或 -1。如果對一個整型賦值爲 1，int 佔 4 個字節，最後結果爲十進制的 16843009。
0000 0001|0000 0001|0000 0001|0000 0001
int a;memset(&a, 1, sizeof(a)); // a is 16843009
如果有結構體成員有指針的情況，則還要再考慮，就如同深拷貝的淺拷貝問題。
memcpy sizeof(char) 等於 1，逐個字節的拷貝。
2. 知道哈希表嗎？怎麼解決衝突？如果只有 32 個槽，怎麼存放幾千個數據？
hashtable，將關鍵字 K，通過散列函數 F(K) 映射到表中一個位置上。設計優秀的哈希函數，哈希表可以實現接近於 O(1) 的查詢速度。當 F(K1) == F(K2) 時，稱爲衝突。
解決 Hash 衝突的方法有：線性探測法、二次探出法、開鏈法、再散列法。
如果只有 30 個槽，說明存在大量的衝突，平均每個槽會產生上百的衝突，此時第一級的哈希函數已經沒有多大的優化的空間了，要麼進行再 hash。我覺得采用開鏈法也是可取的，可以在每個槽後接上樹結構衝突發生時，往樹中添加即可，
採用樹結構可以保證查詢的時間複雜度爲 O(logn)。
3. 用過 shell 腳本嗎？
用過一點點，基於 Github Page 搭建了個人博客，本地編寫博客後，執行一個腳本，自動提交和部署到原廠倉庫。有一定的腳本語言基礎：Python、Lua。
4. 學習了哪些數據結構？
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線性數據結構
動態數組：Vector 擴容/縮容
鏈表（LinkedList）：頭節點、尾指針、循環鏈表
棧（Stack）：鏈表棧、動態數組棧
隊列（Queue）：鏈表隊列、動態數組隊列、循環隊列
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樹結構
堆（Heap）：優先隊列，最大/最小堆
二分搜索樹（BST）
平衡二叉樹（AVL）
紅黑樹（RB-Tree）
B 樹和 B+ 樹（B-Tree）
字典樹（Trie）
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圖結構
圖的表示：鄰接矩陣、鄰接表。
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其他數據結構
並查集（Union Find）
哈希表（Hash-table）
集合（Set）：HashSet、TreeSet
映射（Map）：HashMap、TreeMap
5. 你對 mfc 的印象？
微軟基礎類庫（Microsoft Foundation Classes，簡稱 MFC）。
MFC 可以用面向對象的方法來調用 Windows API，以及能夠更加敏捷的開發應用程序。
MFC 出現的時間比較早（1992），而 C++ 的第一個標準是 1998 年（C++98）。C++ 的發展比 MFC 更加迅猛發展，結果 MFC 的一些好的東西就成了它的陋習。
身邊也沒有同學學過 MFC。我對桌面程序開發有過一點點的經驗，我採用的方案的 C++ 和 Qt，做的是一個可視化的排序的窗口。
6. 用過哪些 UI 界面？
圖形化方面瞭解一點點的 Qt 和 OpenCV。但是時間比較早了，大三的時候。
7. 用過 qt 嗎？
排序算法的可視化，採用的是 C++ 和 Qt：QPainter、自動重繪函數。
8. 如何判斷大小端，手寫代碼？
在 Socket 網絡編程時，會涉及到大端序和小端序的轉換。
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大端序（Big Endian）：高位在前，低位在後。這是人類讀寫數值的方式。
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小端序（Little Endian）：地位字節在前，高位字節在後。
計算機正常的內存增長方式是從低到高（棧不是），取數據方式是從基地址根據偏移找到它們的位置。小端序第一個字節是它的低位，符號位在最後一位，在做運算時，從地位開始，最終刷新符號位，運算較爲高效。
大端序第一個字節就是高位，很容易知道它是正數還是負數，對於數值判斷會很迅速。除了計算機內部處理，其他場合幾乎都是大端序，比如網絡傳輸和文件存儲。
9. 做了哪些面向對象編程的工作？
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大學對課程設計
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動手實現 C++ STL 的部分容器類，遵循 OOP 思想，類的設計，方法接口設計。
05｜參考
1. What is the difference between new/delete and malloc/free? - Stack Overflow
https://stackoverflow.com/questions/240212/what-is-the-difference-between-new-delete-and-malloc-free
2. 二分搜索樹（BST）的前/中/後序遍歷-遞歸+非遞歸 - 藍本本
https://zhuanlan.zhihu.com/p/100926726
3. 十大排序算法 - 藍本本
https://zhuanlan.zhihu.com/p/100435276
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題圖：Photo by Mohamed Khaled from Pexels.
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