c++面试总结(+网上收入)--内存管理(


1.谈谈你对C++内存分配的理解

1.1 还是的先看看C++对内存分为哪几个区？

1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。想知道为什么效率高吗？因为关于栈的操作如push集成在处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。

3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。

4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。

5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。

1.2 再给面试官谈谈new/delete和malloc/free的区别？

1、像我们的new/delete和malloc/free就是在上面所说的堆区上操作。程序员申请了内存，用完要记得释放，否则就内存泄露了。而且多次申请释放，会造成堆区碎片，这个需要注意下。

2、new/delete是操作符，而malloc/free是函数。前者可以被重载。前者可以有构造函数和析构函数。前者返回的某种类型对象的指针，后者返回VOID指针。

 

 

2.基于问题1，深入谈谈堆和栈

1、申请方式：

栈：函数内的局部变量：int a = 10;

堆：new / malloc

2、申请后的系统响应：

栈：只要申请的空间大小<栈的剩余空间，栈就分配。

堆：因为new，malloc都是C++封装的，里面做了这样的事：首先明白windows有这么一个记录空闲空间地址的链表，C++遍历该链表，先找到第一个空闲空间大小大于程序员申请的空间大小的地址（堆节点），将该堆节点从链表中删除，把该节点的空间分配给程序。对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

3、申请大小：

栈：默认是1M？还是2M？

堆：看系统的虚拟内存有多大了。（请记住堆是一个节点为空闲内存空间的链表。。）堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

4、申请效率：

栈：速度快，push，pop等指令都内置在处理器了，能不快吗？

堆：相对慢（为什么慢，可以看2，就知道它在申请的时候干了多少事），还容易产生内存碎片。不过容量大，操作方便。

5、存储内容：

栈（依次是）：

主函数中后的下一条指令地址

然后是函数的各个参数（在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的）

函数中的局部变量

堆：程序员随意安排。

6、存取效率：

先看看这段代码：

int　main(){

 char a = 1;

 char c[] = "1234567890";

 char *p ="1234567890";

 a = c[1];

 a = p[1];

 return 0;

}

这是在函数内，char数组c，是在栈上。

char *p = "1234567890" ，其中虽然*p也是在栈上，但是"1234567890"在常量区。

 

再看看它们对应的汇编代码：

10: a = c[1];

00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]

0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl

11: a = p[1];

0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]

00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]

00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al

可以看到在栈上的c[]只要两行就能取到内容，而p要先去把常量区的内容放到edx中，再存取。

说明纯栈操作，效率是要高一些的。

 

7、总结

看看一个经典代码就什么都懂了：

//main.cpp

int a = 0; //全局初始化区

char *p1; //全局未初始化区

main()

{

 int b; //栈

 char s[] = "abc"; //栈

 char *p2; //栈

 char *p3 = "123456"; //123456\0在常量区，p3在栈上。

 static int c =0； //全局（静态）初始化区

 p1 = (char *)malloc(10);

 p2 = (char *)malloc(20);

 //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。

 strcpy(p1, "123456"); //123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。

}