c++面试知识点1

1. C/C++的五大内存分区(堆、栈、全局/静态存储区、字符串常量区和代码区)

堆区:(手动申请,手动释放 
由程序猿手动申请,手动释放,若不手动释放,程序结束后由系统回收,生命周期是整个程序运行期间。使用malloc或者new进行堆的申请,堆的总大小为机器的虚拟内存的大小。 
说明:new操作符本质上是使用了malloc进行内存的申请,new和malloc的区别如下: 
(1)malloc是C语言中的函数,而new是C++中的操作符。 
(2)malloc申请之后返回的类型是void*,而new返回的指针带有类型。 
(3)malloc只负责内存的分配而不会调用类的构造函数,而new不仅会分配内存,而且会自动调用类的构造函数。

栈区: (存放函数的参数、局部变量)
由系统进行内存的管理。主要存放函数的参数以及局部变量。在函数完成执行,系统自行释放栈区内存,不需要用户管理。整个程序的栈区的大小可以在编译器中由用户自行设定,VS中默认的栈区大小为1M,可通过VS手动更改栈的大小。64bits的Linux默认栈大小为10MB,可通过ulimit -s临时修改。

静态存储区: (存静态变量、全局变量和常量
静态存储区内的变量在程序编译阶段已经分配好内存空间并初始化。这块内存在程序的整个运行期间都存在,它主要存放静态变量、全局变量和常量。 
注意: 
(1)这里不区分初始化和未初始化的数据区,是因为静态存储区内的变量若不显示初始化,则编译器会自动以默认的方式进行初始化,即静态存储区内不存在未初始化的变量。 
(2)静态存储区内的常量分为常变量和字符串常量,一经初始化,不可修改。静态存储内的常变量是全局变量,与局部常变量不同,区别在于局部常变量存放于栈,实际可间接通过指针或者引用进行修改,而全局常变量存放于静态常量区则不可以间接修改。 
(3)字符串常量存储在静态存储区的常量区,字符串常量的名称即为它本身,属于常变量。 
(4)数据区的具体划分,有利于我们对于变量类型的理解。不同类型的变量存放的区域不同。后面将以实例代码说明这四种数据区中具体对应的变量。

代码区: (存放程序体的二进制代码

比如我们写的函数,都是在代码区的。

示例代码:

int a = 0;//静态全局变量区
char *p1; //编译器默认初始化为NULL
void main()
{
    int b; //栈
    char s[] = "abc";//栈
    char *p2 = "123456";//123456在字符串常量区,p2在栈上
    static int c =0; //c在静态变量区,0为文字常量,在代码区
    const int d=0; //栈
    static const int d;//静态常量区
    p1 = (char *)malloc(10);//分配得来得10字节在堆区。
    strcpy(p1, "123456"); //123456放在字符串常量区,编译器可能会将它与p2所指向的"123456"优化成一个地方
}
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以上所有代码,编译成二进制后存放于代码区,文字常量存放于代码区,是不可寻址的。


2.C++内存泄漏、避免方法

1.首先说到c++内存泄漏时要知道它的含义?

内存泄漏(memory leak)是指由于疏忽或错误造成了程序未能释放掉不再使用的内存的情况。内存泄漏并非指内存在物理上的消失,而是应用程序分配某段内存后,由于设计错误,失去了对该段内存的控制,因而造成了内存的浪费。

2.内存泄漏的后果? 

最难捉摸也最难检测到的错误之一是内存泄漏,即未能正确释放以前分配的内存的 bug。 只发生一次的小的内存泄漏可能不会被注意,但泄漏大量内存的程序或泄漏日益增多的程序可能会表现出各种征兆:从性能不良(并且逐渐降低)到内存完全用尽。 更糟的是,泄漏的程序可能会用掉太多内存,以致另一个程序失败,而使用户无从查找问题的真正根源。 此外,即使无害的内存泄漏也可能是其他问题的征兆。

3.对于C和C++这种没有垃圾回收机制的语言来讲,我们主要关注两种类型的内存泄漏:

(1)堆内存泄漏 (Heap leak)。对内存指的是程序运行中根据需要分配通过malloc,realloc new等从堆中分配的一块内存,再是完成后必须通过调用对应的 free或者delete 删掉。如果程序的设计的错误导致这部分内存没有被释放,那么此后这块内存将不会被使用,就会产生Heap Leak. 

(2)系统资源泄露(Resource Leak).主要指程序使用系统分配的资源比如 Bitmap,handle ,SOCKET等没有使用相应的函数释放掉,导致系统资源的浪费,严重可导致系统效能降低,系统运行不稳定。 

4.使用C/C++语言开发的软件在运行时,出现内存泄漏。可以使用以下两种方式,进行检查排除:

⑴ 使用工具软件BoundsChecker,BoundsChecker是一个运行时错误检测工具,它主要定位程序运行时期发生的各种错误。

⑵ 调试运行DEBUG版程序,运用以下技术:CRT(C run-time libraries)、运行时函数调用堆栈、内存泄漏时提示的内存分配序号(集成开发环境OUTPUT窗口),综合分析内存泄漏的原因,排除内存泄漏。

5.解决内存泄漏最有效的办法:两种

a.成对使用new与delete时应采用相同的形式

一般来讲,new方法可以用于创建单对对象,也可以用于创建数组对象。同样,针对单个对象与数组,调用delete的形式也不尽相同。如下所示的一个例子,就是new与delete调用形式不匹配,从而造成内存没有成功释放。

string* sArray = new string[100]; 

…… 

delete sArray; 

由于sArray是一个数组,因而上述的100个string对象,就必须调用100次析构函数才能完全释放内存,因而正确的做法是:

delete [] sArray; 

因此,如果你在new表达式中使用[ ],必须在相应的delete表达式中也使用[ ]。如果你在new表达式中不使用[ ],那相应的delete表达式也不能使用[ ]。

b.就是使用智能指针(Smart Pointer)。使用智能指针就不用担心这个问题了,因为智能指针可以自动删除分配的内存。智能指针和普通指针类似,只是不需要手动释放指针,而是通过智能指针自己管理内存的释放,这样就不用担心内存泄漏的问题了。

c++提供了auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr这几种智能指针(auto_ptr是C++98提供的解决方案,C+11已将将其摒弃,并提供了另外两种解决方案。)在此我们只介绍后三个智能指针:

(1)shared_ptr共享的智能指针:

shared_ptr使用引用计数,每一个shared_ptr的拷贝都指向相同的内存。在最后一个shared_ptr析构的时候,内存才会被释放。

注意事项: 
1.不要用一个原始指针初始化多个shared_ptr。 
2.不要再函数实参中创建shared_ptr,在调用函数之前先定义以及初始化它。 
3.不要将this指针作为shared_ptr返回出来。 
4.要避免循环引用。

(2)unique_ptr独占的智能指针:

<1>Unique_ptr是一个独占的智能指针,他不允许其他的智能指针共享其内部的指针,不允许通过赋值将一个unique_ptr赋值给另外一个unique_ptr。

<2>unique_ptr不允许复制,但可以通过函数返回给其他的unique_ptr,还可以通过std::move来转移到其他的unique_ptr,这样它本身就不再拥有原来指针的所有权了。

<3>如果希望只有一个智能指针管理资源或管理数组就用unique_ptr,如果希望多个智能指针管理同一个资源就用shared_ptr

(3)weak_ptr弱引用的智能指针:

弱引用的智能指针weak_ptr是用来监视shared_ptr的,不会使引用计数加一,它不管理shared_ptr内部的指针,主要是为了监视shared_ptr的生命周期,更像是shared_ptr的一个助手。 weak_ptr没有重载运算符*和->,因为它不共享指针,不能操作资源,主要是为了通过shared_ptr获得资源的监测权,它的构造不会增加引用计数,它的析构不会减少引用计数,纯粹只是作为一个旁观者来监视shared_ptr中关连的资源是否存在。 weak_ptr还可以用来返回this指针和解决循环引用的问题。




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