Häufig gestellte Fragen zu funktionaler Programmierung in C++ im Vorstellungsgespräch

Mit der breiten Anwendung von C++ im Computerbereich und der kontinuierlichen Erforschung von Programmierparadigmen ist auch die funktionale Programmierung zu einem hochkarätigen Thema geworden. In C++ weist die funktionale Programmierung viele spezielle Konzepte und Syntaxen auf, sodass in Interviews häufig verwandte Fragen auftauchen. Dieser Artikel fasst häufige Interviewfragen zur funktionalen Programmierung in C++ zusammen und beantwortet sie.

1. Vor- und Nachteile der funktionalen Programmierung

Der Interviewer fragt Sie möglicherweise nach Ihrem Verständnis der Vor- und Nachteile der funktionalen Programmierung. Die funktionale Programmierung bietet folgende Vorteile:

1. Hohe Lesbarkeit. Die funktionale Programmierung konzentriert sich nur auf die Ein- und Ausgabe der Funktion und berücksichtigt nicht andere Faktoren wie den internen Zustand. Daher ist der Code normalerweise relativ prägnant und leicht zu lesen.
2. Referenztransparenz. Die funktionale Programmierung ignoriert Änderungen im Status von Variablen. Der Rückgabewert einer Funktion hängt nur von den Eingabeparametern ab, sodass dieselben Eingabeparameter für eine Funktion immer dasselbe Ergebnis zurückgeben. Diese Eigenschaft wird referenzielle Transparenz genannt.
3. Einfach zu testen. Jede Funktion in der funktionalen Programmierung ist eine reine Funktion. Solange die Eingabe und Ausgabe korrekt sind, können Sie sicherstellen, dass die Funktion korrekt ist.

Funktionale Programmierung hat jedoch auch folgende Nachteile:

1. Geringe Recheneffizienz. Die Entwurfsidee der funktionalen Programmierung besteht darin, große und komplexe Probleme in kleinere Probleme zu zerlegen und diese rekursiv zu lösen. Obwohl diese Methode die Abstraktionsfähigkeit und Lesbarkeit des Codes erheblich verbessern kann, ist ihre Effizienz relativ gering.
2. Der Speicherverbrauch ist groß. Rekursion und verschachtelte Aufrufe in der funktionalen Programmierung führen zu einer großen Anzahl von Stapelebenen und erhöhen dadurch den Speicherbedarf des Programms. Dasselbe Programm wird dieses Problem in der C-Sprache nicht haben.

2. Der Unterschied zwischen reinen Funktionen und unreinen Funktionen

Reine Funktion bedeutet, dass die Funktion keine Nebenwirkungen hat, den Zustand der Eingabeparameter nicht ändert und nicht von einem externen Zustand abhängt. Eine unreine Funktion hingegen kann den Zustand ihrer Eingabeparameter ändern oder vom externen Zustand abhängen.

Der Interviewer untersucht möglicherweise den Unterschied zwischen diesen beiden Konzepten und fragt, wie er feststellen kann, ob eine Funktion rein ist. Um festzustellen, ob eine Funktion eine reine Funktion ist, müssen Sie die folgenden Punkte berücksichtigen:

1. Ob die Funktion die übergebenen Parameter ändert.
2. Ob die Funktion auf anderen Zuständen als den übergebenen Parametern basiert.
3. Ob die Funktion eine Ausnahme ausgelöst hat.

Wenn die Funktion die oben genannten Bedingungen nicht erfüllt, handelt es sich bei der Funktion um eine unreine Funktion.

3. Das Konzept und die Anwendung von Funktionen höherer Ordnung

Funktionen höherer Ordnung beziehen sich auf Funktionen, die eine oder mehrere Funktionen als Parameter eingeben, oder auf Funktionen, die eine Funktion zurückgeben. In der funktionalen Programmierung sind Funktionen höherer Ordnung sehr verbreitet.

Der Interviewer kann die Konzepte und Anwendungen von Funktionen höherer Ordnung untersuchen und die Verwendung von Funktionen als Parameter anhand von Beispielen demonstrieren. Um beispielsweise die Summe der Elemente eines Arrays zu berechnen, können Sie die folgende Funktion höherer Ordnung verwenden:

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>

int accumulate(int v1, int v2) { return v1 + v2; }

int main() {
  std::vector<int> vec{1, 2, 3, 4, 5};
  std::cout << std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 0, accumulate);
  return 0;
}

Hier kommt die Funktion std::accumulate in der STL-Bibliothek zum Einsatz, die summiert die Elemente im Array und übergibt < Die Funktion code>accumulate akkumuliert den Wert jedes Elements. std::accumulate函数，它将数组中的元素求和，并通过accumulate函数将每一项的值进行累加。

四、闭包的概念和应用

闭包是指一个函数以及创建该函数的环境变量组合而成的实体。通过创建一个闭包，我们可以使一个函数访问其运行环境中的变量。

面试官可能会考察闭包的概念和应用，并要求你实现一个使用闭包的例子。例如，可以实现一个闭包用于对数组进行排序：

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>

auto less_than(int n) {
  return [=](int a) { return a < n; };
}

int main() {
  std::vector<int> vec{1, 2, 3, 4, 5};
  std::stable_partition(vec.begin(), vec.end(), less_than(3));
  for (auto& i : vec) {
    std::cout << i << " ";
  }
  return 0;
}

这里使用了STL中的std::stable_partition函数，它可以将一个序列划分为两个排好序的序列。对数组的元素进行划分时，根据less_than

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