一. 智能指针

1. 智能指针原理

智能指针是一个类，用来存储指向动态分配对象的指针，负责自动释放动态分配的对象，防止堆内存泄漏。动态分配的资源，交给一个类对象去管理，当类对象声明周期结束时，自动调用析构函数释放资源。

2. 常用的智能指针

（1）shared_ptr

实现原理

实现原理：采用引用计数器的方法，允许多个智能指针指向同一个对象，每当多一个指针指向该对象时，指向该对象的所有智能指针内部的引用计数加1，每当减少一个智能指针指向对象时，引用计数会减1，当计数为0的时候会自动的释放动态分配的资源。

（2）unique_ptr

实现原理

unique_ptr采用的是独享资源所有权，一个非空的unique_ptr总是拥有它所指向的资源。转移一个unique_ptr将会把所有权全部从源指针转移给目标指针，源指针被置空；所以unique_ptr不支持普通的拷贝和赋值操作，不能用在STL标准容器中；局部变量的返回值除外（因为编译器知道要返回的对象将要被销毁）；如果你拷贝一个unique_ptr，那么拷贝结束后，这两个unique_ptr都会指向相同的资源，造成在结束时对同一内存指针多次释放而导致程序崩溃。

（3）weak_ptr

实现原理

弱引用。 引用计数有一个问题就是互相引用形成环（环形引用），这样两个指针指向的内存都无法释放。需要使用weak_ptr打破环形引用。weak_ptr是一个弱引用，它是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针，它指向一个由shared_ptr管理的对象而不影响所指对象的生命周期，也就是说，它只引用，不计数。如果一块内存被shared_ptr和weak_ptr同时引用，当所有shared_ptr析构了之后，不管还有没有weak_ptr引用该内存，内存也会被释放。所以weak_ptr不保证它指向的内存一定是有效的，在使用之前使用函数lock()检查weak_ptr是否为空指针。

（4）auto_ptr

应用场景

主要是为了解决“有异常抛出时发生内存泄漏”的问题 。因为发生异常而无法正常释放内存。auto_ptr不支持拷贝和赋值操作，不能用在STL标准容器中。

二. vector

1. 基本介绍

vector和数组类似，拥有一段连续的内存空间，并且起始地址不变，在尾端增删元素具有较佳的性能。

2. 时间复杂度

随机访问复杂度：O(1)；
插入: O(N)
查看: O(1)
删除: O(N)

3. 与数组的区别

vector不需程序员自己去考虑容量问题，库里面本身已经实现了容量的动态增长，而数组需要程序员手动写入扩容函数进形扩容。

4. push_back()和emplace_back()的区别

push_back()函数向容器中加入一个临时对象（右值元素）时，首先会调用构造函数生成这个对象，然后调用拷贝构造函数将这个对象放入容器中，最后释放临时对象。
emplace_back()函数向容器中加入临时对象，临时对象原地构造，没有拷贝或移动的操作，所以效率比较高。

二. list

1. 基本介绍

list是由双向链表实现的，元素存放在堆中, 因此内存空间是不连续的。只能通过指针访问数据。list是一个双链表结构，支持对链表的双向遍历。每个节点包括三个信息：元素本身，指向前一个元素的节点（prev）和指向下一个元素的节点（next）。因此list可以高效率的对数据元素任意位置进行访问和插入删除等操作。由于涉及对额外指针的维护，所以开销比较大。

2. 时间复杂度

随机访问复杂度：O(n)；
插入: O(1)
查看: O(N)
删除: O(1)

三. map、set、multimap、multiset

1. 基本介绍

上述四种容器采用红黑树实现，红黑树是平衡二叉树的一种。

2. 时间复杂度

插入: O(logN)
查看: O(logN)
删除: O(logN)

四. unordered_map、unordered_set、unordered_multimap、 unordered_multiset

1. 基本介绍

上述四种容器采用哈希表实现

2. 时间复杂度

插入: O(1)，最坏情况O(N)
查看: O(1)，最坏情况O(N)
删除: O(1)，最坏情况O(N)

五. 多态

1. 多态实现方式

在基类的函数前加上virtual关键字，在派生类中重写该函数，运行时将会根据所指对象的实际类型来调用相应的函数，如果对象类型是派生类，就调用派生类的函数，如果对象类型是基类，就调用基类的函数。

2. 虚函数和纯虚函数

（1）虚函数

虚函数的主要作用是实现“运行时多态”， 父类中提供虚函数的实现，为子类提供默认的函数实现，子类可以重写父类的虚函数实现子类的特殊化。

（2）纯虚函数

C++中包含纯虚函数的类，被称为是“抽象类”。抽象类不能使用new生成对象，只有实现了这个纯虚函数的子类才能new出对象。

3. 虚函数表的原理和实现

编译器在编译的时候，发现基类中有虚函数，此时编译器会为每个包含虚函数的类创建一个虚表（即vtable），该表是一个一维数组（而不是一个链表），在这个数组中存放每个虚函数的地址。如果基类和派生类都包含了一个虚函数func()，编译器会为这两个类都建立一个虚表。

4. 实现多态的过程

（1）编译器在发现基类中有虚函数时，会自动为每个含有虚函数的类生成一份虚表，该表是一个一维数组，虚表里保存了虚函数的入口地址。
（2）编译器会在每个对象的前四个字节中保存一个虚表指针，即vptr，指向对象所属类的虚表。在构造时，根据对象的类型去初始化虚指针vptr，从而让vptr指向正确的虚表，从而在调用虚函数时，能找到正确的函数。
（3）所谓的合适时机，在派生类定义对象时，程序运行会自动调用构造函数，在构造函数中创建虚表并对虚表初始化。在构造子类对象时，会先调用父类的构造函数，此时，编译器只“看到了”父类，并为父类对象初始化虚表指针，令它指向父类的虚表；当调用子类的构造函数时，为子类对象初始化虚表指针，令它指向子类的虚表。
（4）当派生类对基类的虚函数没有重写时，派生类的虚表指针指向的是基类的虚表；当派生类对基类的虚函数重写时，派生类的虚表指针指向的是自身的虚表；当派生类中有自己的虚函数时，在自己的虚表中将此虚函数地址添加在后面。

最后

以上就是明理羽毛为你收集整理的C++八股总结——STL及类专题一. 智能指针二. vector二. list三. map、set、multimap、multiset四. unordered_map、unordered_set、unordered_multimap、 unordered_multiset五. 多态的全部内容，希望文章能够帮你解决C++八股总结——STL及类专题一. 智能指针二. vector二. list三. map、set、multimap、multiset四. unordered_map、unordered_set、unordered_multimap、 unordered_multiset五. 多态所遇到的程序开发问题。

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