200 вопросов по C++

В РАЗРАБОТКЕЛАБОРАТОРИЯНЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО

200 вопросов по C++

Основы языка C++

Вопрос

Что такое C++?

Ответ

C++ — это компилируемый, статически типизированный, мультипарадигменный язык программирования, поддерживающий процедурное, объектно-ориентированное и обобщённое программирование. Он был создан Бьёрном Страуструпом как расширение языка C с добавлением возможностей классов и других абстракций.

Вопрос

Каковы основные особенности C++?

Ответ

Основные особенности C++ включают:

Поддержку объектно-ориентированного программирования (инкапсуляция, наследование, полиморфизм);
Обобщённое программирование через шаблоны;
Ручное управление памятью с помощью указателей и операторов new/delete;
RAII (Resource Acquisition Is Initialization) как идиома управления ресурсами;
Высокую производительность и близость к аппаратному уровню;
Совместимость с большей частью кода на C.

C++98 — первая стандартизация;
C++03 — незначительные исправления;
C++11 — крупное обновление (автоматический вывод типов, лямбда-выражения, умные указатели);
C++14 — уточнения и дополнения к C++11;
C++17 — структурированное связывание, std::optional, параллельные алгоритмы;
C++20 — концепции, модули, корутины, диапазоны;
C++23 — дальнейшие улучшения, например, std::expected.

Однострочные: // комментарий;
Многострочные: /* комментарий */.

Вопрос

Что такое идентификатор?

Ответ

Ответ

Литералы — это фиксированные значения, записываемые непосредственно в коде:

Целочисленные: 42, 0xFF;
Вещественные: 3.14, 1e5;
Строковые: "hello";
Символьные: 'A';
Булевы: true, false;
Указательные: nullptr.

Вопрос

Что такое инициализация переменной?

Ответ

Инициализация — это присвоение начального значения переменной при её объявлении. В C++ поддерживаются несколько форм:

Копирующая: int x = 5;
Прямая: int x(5);
Унифицированная (uniform): int x{5}; — предпочтительна, так как запрещает сужающие преобразования.

Вопрос

Что такое enum и enum class?

Ответ

enum определяет перечислимый тип с именованными константами. Обычный enum не изолирован по области видимости и неявно преобразуется в целое число.
enum class (scoped enum) изолирован в своей области видимости и не допускает неявных преобразований:

enum class Color { Red, Green, Blue };
Color c = Color::Red;

Вопрос

Что такое volatile?

Ответ

Ключевое слово volatile указывает компилятору, что значение переменной может изменяться вне контроля программы (например, аппаратным прерыванием). Это запрещает оптимизации, связанные с кэшированием значения в регистрах.

Вопрос

Можно ли объявить переменную без типа?

Ответ

Нет. C++ — статически типизированный язык, и каждая переменная должна иметь тип, явно указанный или выведенный (например, через auto).

Операторы и выражения

int max = (a > b) ? a : b;

& — побитовое И;
| — побитовое ИЛИ;
^ — побитовое исключающее ИЛИ;
~ — побитовое НЕ;
<< — сдвиг влево;
>> — сдвиг вправо.

Вопрос

Что такое логические операторы?

Ответ

Логические операторы:

&& — логическое И (с коротким замыканием);
|| — логическое ИЛИ (с коротким замыканием);
! — логическое НЕ.
Они работают с булевыми значениями или приводимыми к bool типами.

Вопрос

Что такое оператор sizeof?

Ответ

Оператор sizeof возвращает размер (в байтах) типа или выражения во время компиляции. Например:

sizeof(int)    // обычно 4
sizeof(arr)    // размер всего массива в байтах

Вопрос

Что такое оператор ?:?

Ответ

Оператор ?: — это тернарный условный оператор. Он выбирает одно из двух значений в зависимости от условия. Пример:

std::string status = (score >= 60) ? "Pass" : "Fail";

Вопрос

Можно ли изменять значение, на которое указывает указатель?

Ответ

Да, если указатель не объявлен как указатель на константу (const T*) и сам объект не является константным. Пример:

int x = 5;
int* p = &x;
*p = 10;  // x теперь равно 10

Вопрос

Что такое указатель на константу и константный указатель?

Ответ

const int* p — указатель на константное целое: значение нельзя изменить через p, но сам p можно переназначить.
int* const p = &x — константный указатель на целое: адрес фиксирован, но значение можно менять.
const int* const p = &x — константный указатель на константное значение: ничего нельзя изменить.

Вопрос

Что такое арифметика указателей?

Ответ

Арифметика указателей позволяет выполнять сложение и вычитание целых чисел с указателями. При добавлении n к указателю он перемещается на n * sizeof(тип) байт. Это особенно полезно при работе с массивами:

int arr[3] = {10, 20, 30};
int* p = arr;       // указывает на arr[0]
int* q = p + 1;     // указывает на arr[1]

Вопрос

Что такое ссылка в C++?

Ответ

Ссылка — это псевдоним для существующей переменной. После инициализации ссылка всегда относится к одному и тому же объекту. Ссылка не может быть нулевой и не может быть переназначена. Пример:

int x = 5;
int& ref = x;  // ref — это другое имя для x
ref = 10;      // x теперь равно 10

Вопрос

В чём разница между указателем и ссылкой?

Ответ

Ссылка должна быть инициализирована при объявлении и не может быть изменена.
Указатель может быть переназначен и может быть нулевым.
Ссылка не занимает дополнительного места в памяти (это псевдоним), тогда как указатель — полноценная переменная, хранящая адрес.
Синтаксис работы со ссылкой проще: нет необходимости в * или &.

Как объявляется функция в C++?

Ответ

Функция объявляется с указанием возвращаемого типа, имени и списка параметров:

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

Вопрос

Что такое сигнатура функции?

Ответ

Вопрос

Что такое рекурсивная функция?

Ответ

Рекурсивная функция — это функция, вызывающая саму себя. Она должна содержать условие завершения (базовый случай), иначе произойдёт бесконечная рекурсия и переполнение стека:

int factorial(int n) {
    if (n <= 1) return 1;
    return n * factorial(n - 1);
}

Вопрос

Что такое функция с переменным числом аргументов?

Ответ

const std::string& getName() const { return name_; }

Вопрос

Что такое функция с побочными эффектами?

Ответ

Функция с побочными эффектами изменяет состояние программы вне своего возвращаемого значения: модифицирует глобальные переменные, выполняет ввод-вывод, изменяет переданные по ссылке аргументы и т.д.

Классы и объекты

private — доступны только методам самого класса;
protected — доступны методам класса и его наследников;
public — доступны из любого места программы.

Вопрос

В чём разница между class и struct в C++?

Ответ

Основное различие — уровень доступа по умолчанию:

В class члены по умолчанию private;
В struct члены по умолчанию public.
В остальном они полностью эквивалентны: оба поддерживают методы, конструкторы, наследование и т.д.

Вопрос

Основные виды конструкторов:

Конструктор по умолчанию — без параметров или со всеми параметрами по умолчанию;
Параметризованный конструктор — принимает аргументы;
Конструктор копирования — принимает константную ссылку на объект того же типа;
Конструктор перемещения — принимает rvalue-ссылку на объект того же типа (C++11 и новее).

Инициализации объекта другим объектом того же типа;
Передаче объекта в функцию по значению;
Возврате объекта из функции по значению.

Ответ

Делегирующий конструктор — это конструктор, который вызывает другой конструктор того же класса через список инициализации. Это позволяет избежать дублирования кода:

MyClass() : MyClass(0) {}  
MyClass(int x) : value(x) {}

Вопрос

Что такое деструктор?

Ответ

Деструктор — это специальный метод, вызываемый автоматически при уничтожении объекта. Он освобождает ресурсы, захваченные объектом (память, файловые дескрипторы и т.д.). Имя деструктора — ~ClassName.

Вопрос

Когда вызывается деструктор?

Ответ

Деструктор вызывается:

При выходе объекта из области видимости (для локальных переменных);
При удалении объекта через delete (для динамически выделенных объектов);
При завершении программы (для глобальных и статических объектов).

Конструктор по умолчанию — если нет других конструкторов;
Конструктор копирования и оператор присваивания — выполняют побитовое копирование;
Деструктор — пустой;
Конструктор и оператор перемещения — генерируются, если не определены копирующие и деструктор.

MyClass(const MyClass&) = delete;

Вопрос

Зачем удалять конструктор копирования?

Ответ

Удаление конструктора копирования делает объект некопируемым. Это полезно для классов, управляющих уникальными ресурсами (например, дескрипторами файлов или потоками), где копирование не имеет смысла или опасно.

Операторы и перегрузка

:: (разрешение области видимости);
. (доступ к члену);
.* (доступ к члену через указатель на член);
?: (тернарный условный оператор);
sizeof;
typeid.

Вопрос

Как перегрузить оператор как функцию-член?

Ответ

Оператор, перегруженный как функция-член, имеет неявный параметр this. Например, бинарный оператор + будет принимать один явный аргумент:

class Vec {
public:
    Vec operator+(const Vec& other) const {
        return Vec(x + other.x, y + other.y);
    }
};

Вопрос

Как перегрузить оператор как свободную функцию?

Ответ

Свободная функция принимает все операнды как явные параметры. Это необходимо, когда левый операнд не является объектом класса (например, int + MyClass). Пример:

Vec operator+(const Vec& a, const Vec& b) {
    return Vec(a.x + b.x, a.y + b.y);
}

Вопрос

Почему оператор присваивания часто перегружается как функция-член?

Ответ

std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MyClass& obj) {
    os << obj.toString();
    return os;
}

Наследование

Ответ

Существуют три вида наследования:

public — публичные члены базового класса остаются публичными, защищённые — защищёнными;
protected — публичные и защищённые члены базового становятся защищёнными;
private — все члены базового класса становятся приватными в производном.

Вопрос

Что такое «является» (is-a) отношение?

Ответ

Отношение «является» означает, что объект производного класса можно рассматривать как объект базового класса. Это основа полиморфизма и корректного использования наследования.

Вопрос

Что происходит с конструкторами при наследовании?

Ответ

Конструктор производного класса обязан инициализировать базовый класс, явно или неявно. Если базовый класс не имеет конструктора по умолчанию, инициализация должна быть указана в списке инициализации:

Derived(int x) : Base(x) {}

class B : virtual public A {};
class C : virtual public A {};
class D : public B, public C {};  // A — один подобъект

virtual void draw() = 0;

Вопрос

Можно ли вызывать виртуальные функции из конструктора?

Ответ

Вызов виртуальной функции из конструктора разрешён, но она будет вызвана в контексте текущего класса, а не производного. Это связано с тем, что во время выполнения конструктора объект ещё не полностью создан как производный.

Вопрос

Что такое сокрытие имён при наследовании?

Ответ

Если производный класс объявляет функцию с тем же именем, что и в базовом, но другой сигнатурой, то все перегрузки из базового класса становятся недоступны. Это называется сокрытием имён. Чтобы избежать этого, используется директива using:

using Base::func;

Вопрос

Что такое окончательный класс (final)?

Ответ

Ключевое слово final запрещает дальнейшее наследование от класса:

class Base final { /* ... */ };
// class Derived : Base {};  // ошибка компиляции

Полиморфизм и виртуальные функции

virtual void draw() final;

Исключения

Вопрос

Что такое исключения в C++?

Ответ

std::logic_error, std::domain_error, std::invalid_argument;
std::runtime_error, std::range_error, std::overflow_error;
std::bad_alloc (при неудаче new);
std::bad_cast (при неудаче dynamic_cast).

Базовая гарантия: объект остаётся в валидном, но, возможно, изменённом состоянии;
Сильная гарантия: операция либо полностью успешна, либо состояние не меняется (откат);
Гарантия без исключений: операция никогда не выбрасывает исключений (noexcept).

Вопрос

Что такое неявное создание экземпляра шаблона?

Ответ

Вопрос

Какие основные категории контейнеров есть в STL?

Ответ

Основные категории контейнеров:

Последовательные: vector, deque, list, forward_list, array;
Ассоциативные: set, multiset, map, multimap;
Неупорядоченные (хэш-таблицы): unordered_set, unordered_map и их мультиверсии;
Контейнерные адаптеры: stack, queue, priority_queue.

Input и output — однократное чтение/запись;
Forward — многократное чтение вперёд;
Bidirectional — движение вперёд и назад;
Random access — произвольный доступ (как у указателей);
Contiguous (C++17) — элементы расположены непрерывно в памяти.

Вопрос

Что делает алгоритм std::sort?

Ответ

Вопрос

Что такое умные указатели?

Ответ

Умные указатели — это классы, автоматически управляющие временем жизни динамически выделенных объектов. Основные виды:

std::unique_ptr — единоличное владение;
std::shared_ptr — совместное владение с подсчётом ссылок;
std::weak_ptr — ненаблюдаемая ссылка на объект, управляемый shared_ptr.

Управление памятью

void* buffer = malloc(sizeof(MyClass));
MyClass* obj = new(buffer) MyClass();

Многопоточность (основы)

Вопрос

Какие средства многопоточности есть в стандартной библиотеке C++?

Ответ

Средства многопоточности включают:

std::thread — управление потоками;
std::mutex, std::lock_guard, std::unique_lock — синхронизация;
std::condition_variable — ожидание условий;
std::future, std::promise, std::async — асинхронные задачи.

Прочие продвинутые темы

template<typename T>
void wrapper(T&& arg) {
    func(std::forward<T>(arg));
}

auto [x, y] = getPoint();

Вопрос

Какие рекомендации по современному стилю C++?

Ответ

Современный стиль C++ включает:

Предпочтение умных указателей вместо сырых;
Использование auto для упрощения кода;
Применение RAII для управления ресурсами;
Использование std::vector и std::string вместо C-массивов и char*;
Избегание макросов в пользу constexpr и const;
Использование алгоритмов STL вместо ручных циклов.