C++ 复习笔记（面试问题）一

问：  C++与C 语言的区别

•  c++ 支持带默认值的参数   参数可以从右到左给 ， 可以在声明的时候给，也可以在定义的时候给  在函数调用的时候传入的参数为立即数  和有默认参数的不传参调用效率相同  ，而传入变量增加 mov 指令  如sum(10,10)  和sum(a+b);
• c++ 支持函数重载 ，c语言编译器产生函数符号时：根据函数名生成  而c++会根据函数名和参数列表一起生成 ，所以函数名相同，参数列表不同（参数个数，参数类型），可以构成函数重载。（重载函数在编译阶段确定，call 指令需要函数的逻辑地址）
• 动态申请空间的区别（malloc/free  new/delete)

1. malloc 是c的库函数  new是运算符
2. malloc  是按字节开辟空间，返回值需要类型强转，而new是按类型开辟  
3. malloc 只负责申请内存，不初始化，new可以申请和初始化一起进行
4. malloc 申请内存失败返回nullptr 而  new失败抛出异常
5. 底层new是通过malloc  开辟的  但是优化于malloc
6. delete也是运算符，而free是c库函数
7. delete释放内存是先调用析构函数，在释放  ，而 free直接释放

• c++的引用

1.   引用&在底层是个常量指针（const *p)因此底层和指针一样，所占空间和指针相同
2. 在功能方面可以满足指针的多数需求
3. 比指针更为安全 指针可以为nullptr 而引用不能为空，必须要初始化对象，可以避免也指针，引用不进行地址操作，使得访问地址更安全
4. 有const 指针没有const 引用
5. 指针可以有多级指针，而饮用只有一级
6. ++运算符意义不一样 指针是跳到连续地址的下一个对象  引用是对对象的操作
7. 指针有自己的一块空间，引用没有
8. 动态开辟空间返回要用指针，引用会引起内存泄露

• struct 和class  struct默认类型为public 而class 为private　

问：c++ 和c 是本地编译语言，请问编译连接原理是什么？

      答：源文件经过  预编译-----形成(.i）文件-----编译（.s）文件------汇编（linux:.o)文件/（window:.obj) 文件-----链接（可执行文件）

1.           预编译过程： 处理以#号开头的命令   展开头文件   进行宏替换  删除注释（注意#pragma lib  链接库在链接阶段  #pragma link 指定入口函数在链接阶段）
2.           编译阶段：    语法语义编译，词法解释 代码优化
3.           汇编阶段：    由汇编指令生成二进制指令  符号表的输出
4.           链接阶段：    a:  所有.o文件字段合并，符号表合并，进行符号解析   b: 链接的核心：符号的从、重定位（a 完成后 符号分配了虚拟地址空间）

问： 全局变量和未初始化的全局变量有什么区别？

      答：程序运行的时候，数据需要从磁盘加载到物理内存中，Linux会为每个进程分配4G的虚拟地址空间，全局变量初始化过的会放在.data段，而未初始化的或者初始化为0的放在.bss段，.bss段不占用实际磁盘空间，程序执行前，全部清零。

问： 堆和栈的区别？

      答：（从地址空间分配开始回答）：在x86体系下32位Linux系统中对于一个进程会有.text段，.rodata段, .data段, .bss段，.heap堆区 .stack栈区 ，栈区是系统分配的，由系统管理，以函数为单位，函数栈帧，局部变量，形参变量都放在栈的内存上，堆内存是程序员动态开辟 c语言用malloc/free  c++用new/delete 需要自己管理，因此很容易造成内存泄露，而栈不会，栈的内存分配效率高，内存是连续的，一般为2M或者10M （Linux上用ulimit -s查看 可修改），堆内存分配相对应栈要效率低一点，容易产生碎片，不一定连续。栈是由高地址向低地址开辟，堆是由低地址到高地址

拓展：

①管理方式：栈由编译器自动管理；堆由程序员控制，使用方便，但易产生内存泄露。

②生长方向：栈向低地址扩展(即”向下生长”)，是连续的内存区域；堆向高地址扩展(即”向上生长”)，是不连续的内存区域。这是由于系统用链表来存储空闲内存地址，自然不连续，而链表从低地址向高地址遍历。

③空间大小：栈顶地址和栈的最大容量由系统预先规定(通常默认2M或10M)；堆的大小则受限于计算机系统中有效的虚拟内存，32位Linux系统中堆内存可达2.9G空间。

④存储内容：栈在函数调用时，首先压入主调函数中下条指令(函数调用语句的下条可执行语句)的地址，然后是函数实参，然后是被调函数的局部变量。本次调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的指令地址，程序由该点继续运行下条可执行语句。堆通常在头部用一个字节存放其大小，堆用于存储生存期与函数调用无关的数据，具体内容由程序员安排。

⑤分配方式：栈可静态分配或动态分配。静态分配由编译器完成，如局部变量的分配。动态分配由alloca函数在栈上申请空间，用完后自动释放。堆只能动态分配且手工释放。

⑥分配效率：栈由计算机底层提供支持：分配专门的寄存器存放栈地址，压栈出栈由专门的指令执行，因此效率较高。堆由函数库提供，机制复杂，效率比栈低得多。Windows系统中VirtualAlloc可直接在进程地址空间中分配一块内存，快速且灵活。

⑦分配后系统响应：只要栈剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则报告异常提示栈溢出。

     操作系统为堆维护一个记录空闲内存地址的链表。当系统收到程序的内存分配申请时，会遍历该链表寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点空间分配给程序。若无足够大小的空间(可能由于内存碎片太多)，有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，以便有机会分到足够大小的内存，然后进行返回。，大多数系统会在该内存空间首地址处记录本次分配的内存大小，供后续的释放函数(如free/delete)正确释放本内存空间。

     此外，由于找到的堆结点大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动将多余的部分重新放入空闲链表中。

⑧碎片问题：栈不会存在碎片问题，因为栈是先进后出的队列，内存块弹出栈之前，在其上面的后进的栈内容已弹出。而频繁申请释放操作会造成堆内存空间的不连续，从而造成大量碎片，使程序效率降低。

     可见，堆容易造成内存碎片；由于没有专门的系统支持，效率很低；由于可能引发用户态和内核态切换，内存申请的代价更为昂贵。所以栈在程序中应用最广泛，函数调用也利用栈来完成，调用过程中的参数、返回地址、栈基指针和局部变量等都采用栈的方式存放。所以，建议尽量使用栈，仅在分配大量或大块内存空间时使用堆。

     使用栈和堆时应避免越界发生，否则可能程序崩溃或破坏程序堆、栈结构，产生意想不到的后果

问：c++中宏和内联函数的区别？

     答：  

1. 宏替换发生在预编译阶段，是纯粹的字符串替换，而内联函数发生在编译阶段，有完整的语句检查，比宏安全
2. 宏替换不会出现压栈出栈的开销，提高了效率，而inline函数本质上就是函数，在代码上比较简短，不能包含复杂的控制语句 switch,while....不能自身调用自身，否则会被编译器变成普通函数，因为内联函数在调用点直接展开，不会有函数调用开销，
3. 内联函数不生成相应的函数符号

问：内联函数和普通函数的区别

    答  

1. 内联函数和普通函数传参机制相同，但是编译器会在内联函数的调用点展开内联函数，因此没有函数调用的开销
2. 普通函数调用，是在函数入口去执行函数体，函数本身只有一份，执行完会继续执行函数入口的下一行，而内联函数有N次调用，展开N次
3. 内联函数有一定的限制，不能有复杂的控制语句，如果有，编译器也会将内联函数变成普通函数