一、背景

各位老師好

CPP面試沖刺周刊 （c++ weekly）第三期開始了

目標(biāo)：不是成為C++專家，而是成為C++面試專家

本期內(nèi)容：指針與引用區(qū)別

c++周刊目的陪你一起快速沖擊大廠面試

小提示：不要把他看成一個出售給你產(chǎn)品，我只出售給自己
在公司做任何事情事情，
都必須清楚拆解需求功能，開發(fā)周期，最后得到什么結(jié)果，
同樣面試準(zhǔn)備也是如此，給自己一個期限 21 天，給自己大綱，然后給自己 21 天學(xué)習(xí)結(jié)果，這樣自己才能安心準(zhǔn)備下去。

第一周（換個角度看問題）：

曾經(jīng)有一個讓我心跳加速的崗位放在我面前，
我沒有珍惜。
等到別人拿到 offer 的那一刻，
我才追悔莫及！

人世間，最痛苦的事情，
不是沒錢吃飯，
也不是沒房沒車，
而是——錯過了那個能讓我逆天改命的機會！

如果上天再給我一次機會，
我一定會對那個崗位說三個字：
“我要你！”

如果非要在這份“心動”上加一個期限，
一萬年太久了……
我只想要——21天！

你可能面臨兩種選擇

① 猶豫不前：準(zhǔn)備到天荒地老

“這個崗位太難了，我先準(zhǔn)備一下吧。”
于是你準(zhǔn)備1天、1周、1個月、1年……
等再回頭，3年就這樣過去了。

? 每天忙著搬磚，沒時間系統(tǒng)復(fù)習(xí) ? 每次想起要準(zhǔn)備，又感覺心里沒底 ? 面試知識點更新太快，拿著舊地圖找新機會
最后，錯過了一次又一次心動的崗位。

② 盲目回答：機會就在眼前，卻抓不住

終于等來一場面試，
你覺得問題很簡單，張口就答，
結(jié)果用“幾千元思維”回答“百萬年薪崗位”。

?面試官問到C++底層實現(xiàn)，答不上來?設(shè)計題說到高并發(fā)架構(gòu)，沒實戰(zhàn)經(jīng)驗?一緊張，連項目里真實做過的東西都講不清

一次面試失利，也許就意味著和理想崗位失之交臂。

更殘酷的是

在你猶豫的這幾年里，
找工作的成本越來越高：

? 一個部門、一個領(lǐng)導(dǎo)，可能堅持一年就被解散 ? 一個項目，可能在10年、20年后，
曾經(jīng)復(fù)雜的業(yè)務(wù)規(guī)則、先進的架構(gòu)，早已被淘汰?市場上新的技術(shù)和面試要求，每年都在不斷升級

等你回過頭來，發(fā)現(xiàn)不僅機會沒了，
連準(zhǔn)備的方向都變了。

21天C++面試沖刺周刊

?一萬年太久，只爭三周?

不是讓你成為C++專家， 而是讓你成為C++面試專家。

不是讓你瘋狂學(xué)習(xí)新知識， 而是幫你重新整理已有知識，
讓你的能力與面試題精準(zhǔn)對齊。

因為，21天就夠了，
足夠讓我火力全開，

?一邊補齊 C++ 知識點，?一邊刷爆經(jīng)典面試題，?一邊擼穿開源項目，?讓自己變得不可替代！

核心方法論：

讓你學(xué)到每個 c++知識，都關(guān)聯(lián)一個經(jīng)典面試，并對對應(yīng)開源項目實踐

? 系統(tǒng)備戰(zhàn)
每天 20~30 分鐘，聚焦 C++ 核心知識，
三周時間完成高效梳理。 ? 經(jīng)典面試題
每個知識點都關(guān)聯(lián)一個高頻面試題，
讓你知道“為什么考”和“怎么答”。 ? 開源項目實踐
通過真實項目理解底層原理，
不背答案，而是用實踐打動面試官。 ? 場景驅(qū)動學(xué)習(xí)
還原真實面試場景，
幫你學(xué)會“怎么說服面試官”。

21天，你會獲得什么？

? 一份完整的C++面試知識地圖 ? 一套高頻題+解析+項目實踐組合拳 ? 一次全鏈路模擬面試體驗 ? 三周后，面對面試官，你能自信說出：
“問吧，準(zhǔn)備好了。”

這也是我的面試方法：

?如果一開始就直接學(xué)某個知識點，我常常感覺不到它的實際價值。?所以我會先嘗試樹立一個整體的大局觀，就算過程中被現(xiàn)實“啪啪打臉”了又怎樣？?把每一次面試都當(dāng)成一場陪練，用面試官的專業(yè)視角和真實項目來反推和校正自己的理解，不是更好嗎？這種即時、高質(zhì)量的反饋，是你看多少書、自己一個人悶頭琢磨多久，都很難獲得的。

二、從青銅 （小青）到王者（小王）回答:指針與引用區(qū)別

2.1 小青(青銅級別 工作 0-3 年)面試

1. 面試官：指針與引用區(qū)別

2. 小青回答(回答很棒了)：

?

我熟讀《C++ Primer》，引用本質(zhì)上是變量（變量也是內(nèi)存地址別名)的別名，定義時必須初始化；

?

引用不允許為 NULL，而指針可以為 NULL；

?

原文里說：“A reference is not an object. Instead, a reference is just another name for an already existing object.” 這是最經(jīng)典的描述；

?

我 <<CPU眼里的C/C++>> <<c++反匯編與逆向分析技術(shù)>>從底層看，引用在匯編層面仍是用指針實現(xiàn)的，可以理解為“常量指針”，所以二者在本質(zhì)上差別不大.

?

但語法和使用上有明顯區(qū)別，引用更加安全

來源：CPU眼里的C/C++ 變量

參數(shù)傳遞

3. 面試官視角反問

? 這個是像素級別的模仿 ? 無論怎么回答，都是照抄課本（我自己不會忘了搜索呀）。哪怕?lián)Q個角度，比如從匯編層面解釋，最會回答相同，跑題呀?這個時候，面試官沉默大約兩分鐘，顯然在等候選人繼續(xù)補充，看是否還能說出更多區(qū)別。?如果沒有新的觀點，或者候選人只是反復(fù)重復(fù)原來的答案，那就很尷尬了。

于是小青繼續(xù)補充了幾點：

? 指針的大小：在 64 位系統(tǒng)中，sizeof(pointer) 固定是 8 個字節(jié)； ? 自增運算的區(qū)別： ? 指針 ptr++ → 偏移一個對象的地址； ? 引用 ref++ → 直接讓變量本身加 1

4. 小青總結(jié)（這樣回答還不夠）

?

這個時候，其實不用太擔(dān)心自己記不住所有指針的語法細(xì)節(jié)。
面試時，能回答多少就說多少，別陷入死記硬背。
更重要的是思路是否清晰，能不能結(jié)合項目經(jīng)驗去解釋。

?

面試官往往是項目經(jīng)理，他每天忙于業(yè)務(wù)推進，真的會關(guān)心你能背出多少條“指針 vs 引用”的區(qū)別嗎？

?

這樣會到還不夠，為什么不能針針對區(qū)詳細(xì)說明

小青疑惑：為什么我全部回答了，面試官還是不滿意 ，我回答不高深嗎？

2.2 小白（白銀級別 工作 3-5 年）面試

1. 面試官：談?wù)勀銓χ羔樑c引用區(qū)別理解

2. 小白回答(工作怎么用就怎么回答)：

核心原則：

?Use references when you can（能用引用就用引用 ?）?pointers when you have to（必須使用指針場景，不用指針無法解決問題?）

2.1 必須使用指針的場景：需要頻繁更新/延長初始化的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

需要頻繁更新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)	為什么用指針	為什么不用引用
std::vector	1. 內(nèi)部維護動態(tài)數(shù)組，存儲區(qū)可擴容。2. 擴容后舊地址失效，必須更新新的堆指針。3. 需要支持空容器狀態(tài)，用空指針表示。	- 引用必須綁定到對象，無法延遲綁定或置空。- 引用不能在擴容時重新綁定新內(nèi)存。
std::map	1. 基于紅黑樹實現(xiàn)，節(jié)點動態(tài)創(chuàng)建在堆上。2. 插入/刪除會頻繁申請和釋放節(jié)點。3. 需要通過指針把左右子樹、父節(jié)點串聯(lián)。	- 引用無法重新指向新節(jié)點。- 引用不能天然支持“空子樹”場景。
std::list	1. 雙向鏈表，節(jié)點分散在堆上，每個節(jié)點需指向前驅(qū)/后繼。2. 插入刪除常數(shù)復(fù)雜度，依賴指針重連。	- 引用無法為空，不能用來表示鏈表末端或空表。- 插入/刪除時無法更新引用重新指向新節(jié)點。
B+ 樹 / B 樹	1. 內(nèi)部節(jié)點、葉子節(jié)點動態(tài)分配。2. 葉子節(jié)點間通過指針快速遍歷。3. 插入/分裂/合并時，節(jié)點間指針頻繁更新。	- 引用不能在運行時變更綁定關(guān)系。- 無法表示“空孩子指針”。
其他容器（unordered_map / unordered_set）	1. 基于哈希桶實現(xiàn)，桶和節(jié)點動態(tài)分配。2. 哈希沖突需要通過鏈表或指針串聯(lián)節(jié)點。	- 引用無法處理哈希桶為空的場景。- 無法在 rehash 時更新綁定。

舉例說明： 為什么 std::vector 內(nèi)部必須用指針

源碼（libstdc++ 實現(xiàn)，<bits/stl_vector.h>）：

template<typename _Tp, typename _Alloc = std::allocator<_Tp>>
class vector {
    _Tp* _M_start;    // 指向首元素
    _Tp* _M_finish;   // 指向最后一個元素后
    _Tp* _M_end_of_storage; // 指向容量的末尾
};

原因：

1 動態(tài)擴容 ? vector 會在容量不足時 realloc，需要把所有元素搬遷到新內(nèi)存區(qū)域。 ? 如果用引用（T&），原來的綁定會失效 → 語義崩潰。 ? 指針可以重新指向新的內(nèi)存 → 動態(tài)調(diào)整 OK。 2 空容器支持 ? 空 vector 初始化時 _M_start = nullptr。 ? 引用不能是空的，所以指針是唯一選擇。 3 泛型友好 ? vector<T> 支持任意類型 T，不要求 T 必須可引用。?用指針實現(xiàn)不會對模板參數(shù)類型提出額外約束。

2.2 必須使用指針場景-延遲初始化場景：

“延長初始化”是指 對象的真正初始化推遲到需要使用它的那一刻，
而不是在對象聲明的時候立刻初始化。

在數(shù)據(jù)庫、存儲系統(tǒng)、分布式架構(gòu)中非常常見，比如：

? Redis：數(shù)據(jù)量極大，不能一次性初始化所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，否則啟動時間、內(nèi)存占用都不可接受。 ? Ceph：對象緩存和元數(shù)據(jù)加載也是懶加載。 ? TiDB：索引、Region、DDL 相關(guān)信息按需初始化。

在這種情況下，指針 比 引用 更適合，主要原因是引用一旦綁定，就必須立即指向一個已初始化的對象，而指針可以：

? 一開始是 nullptr?后續(xù)按需動態(tài)分配?再次釋放并重建

系統(tǒng)	延遲加載對象/數(shù)據(jù)	延遲加載元數(shù)據(jù)	指針/引用作用
Ceph	? ObjectCacher	? OMAP / Metadata	延遲分配 + 內(nèi)存管理
TiKV	? Block / SST	? Region Info	指針/block handle 延遲訪問
3FS	? 對象頁	? 元數(shù)據(jù)頁	指針/智能指針管理內(nèi)存

3FS offers an innovative caching mechanism known as KVCache.

Traditional DRAM-based caching can be both expensive and limited in capacity,
but KVCache provides a cost-effective alternative that delivers high throughput and a larger cache capacity.

3FS 提供了一種名為 KVCache 的創(chuàng)新緩存機制。傳統(tǒng)的基于 DRAM 的緩存不僅價格昂貴，容量也有限，而 KVCache 則提供了一種經(jīng)濟高效的替代方案，能夠提供高吞吐量和更大的緩存容量

這不就是 stl map 結(jié)構(gòu)，redis 嗎？kvCache 也不是神秘面紗

2.3 必須使用指針場景-資源所有權(quán)：

?C++ 內(nèi)存管理：指針負(fù)責(zé)生死，引用只是別名

在 C++ 的世界里，
??資源所有權(quán)??的界限非常清晰：?**?new和 delete必須成對出現(xiàn)，
由指針全權(quán)負(fù)責(zé)；

比如你 new 一個對象，系統(tǒng)給你分配內(nèi)存，這塊內(nèi)存的“所有權(quán)”屬于你。

你需要用 delete 手動釋放，否則就會內(nèi)存泄漏。

而 引用本質(zhì)上只是對象的別名，它不擁有資源，不負(fù)責(zé)釋放。賦值引用不會復(fù)制對象，也不會影響對象生命周期。

而引用根本不參與資源的創(chuàng)建與釋放?**?。

MyClass obj; 
MyClass& ref = obj; 
// 只是別名，不創(chuàng)建新對象 
// 無 release() 或 delete ref 的操作！

delete ref;//語法報錯 從語法層面避免這個操作

所以：

**指針＝擁有權(quán)，需要管理生命周期；

引用＝別名，不管理生命周期

2.4 什么場景必須使用引用

核心原理：

【Modern Cpp】從萬能引用到完美轉(zhuǎn)發(fā)

萬能引用(Universal Reference)由Effective C++系列的作者Scott Meyers提出，
其對萬能引用的定義如下：

If a variable or parameter is declared to have type T&& for some deduced type T, that variable or parameter is a universal reference.

void fun(int &&a) { // a為右值引用
  // do sth

}

int main() {

  int a = 1;

  fun(a); 
  // 編譯器報錯 沒有函數(shù)重載 錯誤：無法將左值‘int’綁定到‘int&&’
  fun(1); // OK

}

template <typename T> 
fun(T &&a) 編譯時?

場景	為什么用萬能引用
vector::push_back	接收左值/右值都能正確構(gòu)造對象
函數(shù)模板轉(zhuǎn)發(fā)參數(shù)	避免不必要拷貝，保持原有值類別
泛型工廠函數(shù)	構(gòu)造對象并返回，左值/右值都高效處理

你一定會很奇怪，為什么萬能引用的形式明明是T&&，
卻既可以代表左值又可以代表右值。這就要涉及到C++的引用折疊語法了。

1?? 普通右值引用 vs 萬能引用

? 普通右值引用：int&& x ? 只能綁定右值（臨時量、std::move結(jié)果） ? 萬能引用（Forwarding Reference）：template<typename T> void f(T&& t) ? 可以綁定左值或右值 ? 這是 模板類型推導(dǎo)機制 導(dǎo)致的，而不是“引用類型缺少”本身。

---

2?? 模板推導(dǎo)規(guī)則

模板函數(shù)參數(shù) T&& 會觸發(fā)引用折疊規(guī)則：

調(diào)用情況	T 推導(dǎo)結(jié)果	函數(shù)參數(shù)類型
傳左值 x	T = int&	T&& = int& && → int&
傳右值 std::move(x)	T = int	T&& = int&&

關(guān)鍵點：引用折疊使得原本的右值引用 T&& 變成了左值引用，從而可以綁定左值。
所以萬能引用的能力來源于模板推導(dǎo) + 引用折疊，而不是缺少引用類型。

3. 面試官視角反問

為什么 T&& 還要 std::forward？

1?? 背景

template<typename T>
void wrapper(T&& t) {
    func(t);              // ? t 是左值還是右值？可能失去右值語義
    func(std::forward<T>(t)); // ? 完美轉(zhuǎn)發(fā)
}

? T&& t 是萬能引用（forwarding reference） ? t 在函數(shù)體內(nèi)總是左值，即便原始傳入的是右值

2?? 問題

? 如果直接用 func(t)： ? 左值參數(shù) → 正確，調(diào)用拷貝構(gòu)造/左值版本 ? 右值參數(shù) → 也被視作左值 → 調(diào)用拷貝構(gòu)造，而非移動構(gòu)造 ? 右值語義丟失，影響性能

3?? 解決：std::forward<T>(t) 重載不同類型處理方法，很 easy

4. 小白總結(jié)（面試官知道，我也知道）

? 我并沒有新增 c++語法知識，深入 引用是變量別名 擴展到變量所有權(quán)管理，這個很大話題
**指針＝擁有權(quán)，需要管理生命周期；引用＝別名，不管理生命周期 ? 我并沒有新增 c++語法知識，深入引用初始化必須綁定 擴展到變量重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 ，這個是和很大話題 b++tree，紅黑樹 這個都是高頻題目?在參數(shù)傳遞過程中，在過程過程中，右值引用類型丟失這個隱藏的內(nèi)容我怎知道的?但凡閱讀過源碼，就知道STL里面充斥著大量的T&&以及std::forward

1 引用 = 變量別名 ? 引用本身不是對象，它只是已經(jīng)存在對象的另一個名字。 ? 編譯器在底層可能用指針實現(xiàn)，但語義上它沒有獨立內(nèi)存，也不能重新綁定 2 生命周期管理 ? 引用 不擁有資源，不負(fù)責(zé)分配或釋放對象內(nèi)存。 ? 引用的有效期 依賴于所引用對象的生命周期。 ? 如果引用指向的對象被銷毀，再訪問就是懸掛引用（undefined behavior）。 3 架構(gòu)哲學(xué)?引用用于短期訪問和接口傳遞，保證語法安全?不能作為緩存或懶加載的資源管理工具?資源控制仍然需要指針或智能指針來實現(xiàn)

2.3 小王（王者 工作 5-10 年）面試

1. 面試官：談?wù)勀銓χ羔樑c引用區(qū)別理解

2. 小王回答(我根本不 關(guān)心這個什么指針語法問題)：

架構(gòu)師才 不關(guān)心基于指針語法，
關(guān)心可維護，上線后不出事故，
哪怕出了事故，必須可控制，而不是丟數(shù)據(jù)致命問題

區(qū)別1：語言層面--生命周期管理

特性	C++ 指針	C++ 引用	Rust 引用 & 生命周期
本質(zhì)	存儲地址	對象別名	對象借用，編譯器跟蹤生命周期
是否擁有資源	可擁有（需要 delete）	不擁有	不擁有，所有權(quán)由編譯器追蹤
初始化要求	可為 nullptr，隨時賦值	必須初始化，不可為 nullptr	必須指向有效對象，借用檢查保證安全
生命周期管理	手動（裸指針）或智能指針	不管理生命周期	編譯器管理，自動釋放
安全性	容易懸掛或泄漏	安全，但不可重新綁定	編譯期保證安全，無懸掛
使用場景	緩存、大對象、懶加載、動態(tài)分配	函數(shù)參數(shù)、別名訪問	所有引用/借用、函數(shù)參數(shù)、高安全要求
可變性控制	指針指向可變或不可變對象	與原對象一致	可借用（不可變）或可變借用，編譯器保證互斥

舉例：

fn safe() -> &i32 { // 編譯錯誤！需要生命周期注解。
    let x = 5;
    &x // 錯誤！編譯器拒絕：`x` 的生命周期不夠長。
}

接口設(shè)計：

? 公共接口層：優(yōu)先引用?

內(nèi)部實現(xiàn)層：優(yōu)先指針

在對象內(nèi)部或容器中存儲時：

1 如果需要可選性（optional） → 用裸指針或 std::unique_ptr 2 如果需要共享所有權(quán) → 用 std::shared_ptr 3 如果需要弱引用（避免循環(huán)引用） → 用 std::weak_ptr

三、歷史題目:c++高頻面試題

序號	知識地圖	題目
1	新特性	一分鐘講透:c++新特性string_view
2	庫的編譯鏈接	如何給一個高速行駛的汽車換輪胎（實現(xiàn)一個可擴展c++服務(wù)）
3	STL	Traits 技術(shù)
4	新特性	if constexpr
5	新特性	面試題：C++中shared_ptr是線程安全的嗎?
6	模板	C++17 新特性 std::optional
7	class	c++類的成員函數(shù)，能作為線程的參數(shù)嗎
8	編譯器	const 如何保證const不變
9	值語義	一道面試題看深拷貝構(gòu)造函數(shù)問題
10	值語義	智能指針究竟在考什么
11	指針	使用 C++ 智能指針遇到的坑
12	指針	指針與引用區(qū)別

最動人的作品，為自己而寫，剛剛好打動別人

 1?? 如果有更多疑問，聯(lián)系小王，一起交流，進步

個人聯(lián)系方式

2??  關(guān)注公眾號:后端開發(fā)成長指南(回復(fù)"面經(jīng)"獲取）獲取過去我全部面試錄音和面試復(fù)盤。

抬頭看天：走暗路、耕瘦田、進窄門、見微光

? 不要給自己這樣假設(shè)：別人完成就等著自己完成了，大家都在一個集團，一個公司，分工不同，不，這個懶惰表現(xiàn)，這個逃避問題表現(xiàn)。 ? 別人不這么假設(shè)，至少本月績效上不會寫成自己的，至少晉升不是你，裁員淘汰就是你。 ? 目標(biāo)：在跨越最后一道坎，拿百萬年薪，進大廠。