new、delete、malloc、free关系

delete会调用对象的析构函数,和new对应free只会释放内存，new调用构造函数。malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。对于非内部数据类型的对象而言，光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。

delete与 delete []区别

delete只会调用一次析构函数，而delete[]会调用每一个成员的析构函数。在More Effective C++中有更为详细的解释：“当delete操作符用于数组时，它为每个数组元素调用析构函数，然后调用operator delete来释放内存。”delete与new配套，delete []与new []配套

子类析构时要调用父类的析构函数吗？

析构函数调用的次序是先派生类的析构后基类的析构，也就是说在基类的的析构调用的时候,派生类的信息已经全部销毁了。定义一个对象时先调用基类的构造函数、然后调用派生类的构造函数；析构的时候恰好相反：先调用派生类的析构函数、然后调用基类的析构函数。

多态，虚函数，纯虚函数

多态：是对于不同对象接收相同消息时产生不同的动作。C++的多态性具体体现在运行和编译两个方面：在程序运行时的多态性通过继承和虚函数来体现；

在程序编译时多态性体现在函数和运算符的重载上；

虚函数：在基类中冠以关键字 virtual 的成员函数。 它提供了一种接口界面。允许在派生类中对基类的虚函数重新定义。

纯虚函数的作用：在基类中为其派生类保留一个函数的名字，以便派生类根据需要对它进行定义。作为接口而存在 纯虚函数不具备函数的功能，一般不能直接被调用。

从基类继承来的纯虚函数，在派生类中仍是虚函数。如果一个类中至少有一个纯虚函数，那么这个类被称为抽象类（abstract class）。

抽象类中不仅包括纯虚函数，也可包括虚函数。抽象类必须用作派生其他类的基类，而不能用于直接创建对象实例。但仍可使用指向抽象类的指针支持运行时多态性。

什么是“引用”？申明和使用“引用”要注意哪些问题？

答：引用就是某个目标变量的“别名”(alias)，对应用的操作与对变量直接操作效果完全相同。申明一个引用的时候，切记要对其进行初始化。引用声明完毕后，相当于目标变量名有两个名称，即该目标原名称和引用名，不能再把该引用名作为其他变量名的别名。声明一个引用，不是新定义了一个变量，它只表示该引用名是目标变量名的一个别名，它本身不是一种数据类型，因此引用本身不占存储单元，系统也不给引用分配存储单元。不能建立引用的数组。

将“引用”作为函数参数有哪些特点？

（1）传递引用给函数与传递指针的效果是一样的。这时，被调函数的形参就成为原来主调函数中的实参变量或对象的一个别名来使用，所以在被调函数中对形参变量的操作就是对其相应的目标对象（在主调函数中）的操作。

（2）使用引用传递函数的参数，在内存中并没有产生实参的副本，它是直接对实参操作；而使用一般变量传递函数的参数，当发生函数调用时，需要给形参分配存储单元，形参变量是实参变量的副本；如果传递的是对象，还将调用拷贝构造函数。因此，当参数传递的数据较大时，用引用比用一般变量传递参数的效率和所占空间都好。

（3）使用指针作为函数的参数虽然也能达到与使用引用的效果，但是，在被调函数中同样要给形参分配存储单元，且需要重复使用"*指针变量名"的形式进行运算，这很容易产生错误且程序的阅读性较差；另一方面，在主调函数的调用点处，必须用变量的地址作为实参。而引用更容易使用，更清晰。

在什么时候需要使用“常引用”？

如果既要利用引用提高程序的效率，又要保护传递给函数的数据不在函数中被改变，就应使用常引用。常引用声明方式：const 类型标识符 &引用名=目标变量名；

string foo( );
void bar(string & s);

那么下面的表达式将是非法的：

bar(foo( ));
bar("hello world");

原因在于foo( )和"hello world"串都会产生一个临时对象，而在C++中，这些临时对象都是const类型的。因此上面的表达式就是试图将一个const类型的对象转换为非const类型，这是非法的。引用型参数应该在能被定义为const的情况下，尽量定义为const 。

流操作符重载返回值申明为“引用”的作用：

流操作符<<和>>，这两个操作符常常希望被连续使用，例如：cout << "hello" << endl;　因此这两个操作符的返回值应该是一个仍然支持这两个操作符的流引用。可选的其它方案包括：返回一个流对象和返回一个流对象指针。但是对于返回一个流对象，程序必须重新（拷贝）构造一个新的流对象，也就是说，连续的两个<<操作符实际上是针对不同对象的！这无法让人接受。对于返回一个流指针则不能连续使用<<操作符。因此，返回一个流对象引用是惟一选择。这个唯一选择很关键，它说明了引用的重要性以及无可替代性，也许这就是C++语言中引入引用这个概念的原因吧。

结构与联合有和区别？

(1). 结构和联合都是由多个不同的数据类型成员组成, 但在任何同一时刻, 联合中只存放了一个被选中的成员（所有成员共用一块地址空间）, 而结构的所有成员都存在（不同成员的存放地址不同）。

(2). 对于联合的不同成员赋值, 将会对其它成员重写, 原来成员的值就不存在了, 而对于结构的不同成员赋值是互不影响的。

重载（overload)和重写(overried，有的书也叫做“覆盖”）的区别？

从定义上来说：

重载：是指允许存在多个同名函数，而这些函数的参数表不同（或许参数个数不同，或许参数类型不同，或许两者都不同）。

重写：是指子类重新定义父类虚函数的方法。

从实现原理上来说：

重载：编译器根据函数不同的参数表，对同名函数的名称做修饰，然后这些同名函数就成了不同的函数（至少对于编译器来说是这样的）。如，有两个同名函数：function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么编译器做过修饰后的函数名称可能是这样的：int_func、str_func。对于这两个函数的调用，在编译器间就已经确定了，是静态的。也就是说，它们的地址在编译期就绑定了（早绑定），因此，重载和多态无关！

重写：和多态真正相关。当子类重新定义了父类的虚函数后，父类指针根据赋给它的不同的子类指针，动态的调用属于子类的该函数，这样的函数调用在编译期间是无法确定的（调用的子类的虚函数的地址无法给出）。因此，这样的函数地址是在运行期绑定的（晚绑定）。

有哪几种情况只能用intialization list 而不能用assignment?

当类中含有const、reference 成员变量；基类的构造函数都需要初始化表。

C++是不是类型安全的？

不是。两个不同类型的指针之间可以强制转换（用reinterpret cast)。C#是类型安全的。

main 函数执行以前，还会执行什么代码？

全局对象的构造函数会在main 函数之前执行。

描述C++内存分配方式以及它们的区别?

1. 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static 变量。

2. 在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集。

3. 从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc 或new 申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free 或delete 释放内存。动态内存的生存期由程序员决定，使用非常灵活，但问题也最多。

4. 文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放

5. 程序代码区—存放函数体的二进制代码。

malloc实现方式

将堆内存空间以块（Block）的形式组织起来，每个块由meta区和数据区组成，meta区记录数据块的元信息（数据区大小、空闲标志位、指针等等），数据区是真实分配的内存区域，并且数据区的第一个字节地址即为malloc返回的地址。

image.png

现在考虑如何在block链中查找合适的block。一般来说有两种查找算法：

• First fit：从头开始，使用第一个数据区大小大于要求size的块所谓此次分配的块
• Best fit：从头开始，遍历所有块，使用数据区大小大于size且差值最小的块作为此次分配的块

两种方法各有千秋，best fit具有较高的内存使用率（payload较高），而first fit具有更好的运行效率。

https://kb.cnblogs.com/page/512454/

请说出const与#define 相比，有何优点？

const作用：定义常量、修饰函数参数、修饰函数返回值三个作用。被Const修饰的东西都受到强制保护，可以预防意外的变动，能提高程序的健壮性。

• const 常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查。而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换可能会产生意料不到的错误。

• 有些集成化的调试工具可以对const 常量进行调试，但是不能对宏常量进行调试。

简述数组与指针的区别？

数组要么在静态存储区被创建（如全局数组），要么在栈上被创建。指针可以随时指向任意类型的内存块。

(1)修改内容上的差别

char a[] = “hello”;

a[0] = ‘X’;

char *p = “world”; // 注意p 指向常量字符串

p[0] = ‘X’; // 编译器不能发现该错误，运行时错误

(2) 用运算符sizeof 可以计算出数组的容量（字节数）。sizeof(p),p 为指针得到的是一个指针变量的字节数，而不是p 所指的内存容量。C++/C 语言没有办法知道指针所指的内存容量，除非在申请内存时记住它。注意当数组作为函数的参数进行传递时，该数组自动退化为同类型的指针。

char a[] = "hello world";

char *p = a;

cout<< sizeof(a) << endl; // 12 字节

cout<< sizeof(p) << endl; // 4 字节

// 计算数组和指针的内存容量

void Func(char a[100]){

  cout<< sizeof(a) << endl; // 4 字节而不是100 字节

}

栈内存与文字常量区

char str1[] = "abc";

char str2[] = "abc";

char *str3 = "abc";

char *str4 = "abc";

cout << ( str1 == str2 ) << endl;//0 分别指向各自的栈内存

cout << ( str3 == str4 ) << endl;//1 指向文字常量区地址相同

将程序跳转到指定内存地址

要对绝对地址0x100000赋值，我们可以用(unsigned int*)0x100000 = 1234;那么要是想让程序跳转到绝对地址是0x100000去执行，应该怎么做？

// 首先要将0x100000强制转换成函数指针,即:

(void (*)())0x100000

// 然后再调用它:

*((void (*)())0x100000)();

复杂声明

1. void * ( * (fp1)(int))[10]; fp1是一个指针，指向一个函数，这个函数的参数为int型，函数的返回值是一个指针，这个指针指向一个数组，这个数组有10个元素，每个元素是一个void型指针。

2. float (( fp2)(int,int,int))(int); fp2是一个指针，指向一个函数，这个函数的参数为3个int型，函数的返回值是一个指针，这个指针指向一个函数，这个函数的参数为int型，函数的返回值是float型。

3. int (* ( * fp3)())10;fp3是一个指针，指向一个函数，这个函数的参数为空，函数的返回值是一个指针，这个指针指向一个数组，这个数组有10个元素，每个元素是一个指针，指向一个函数，这个函数的参数为空，函数的返回值是int型。

全局变量和局部变量有什么区别？是怎么实现的？操作系统和编译器是怎么知道的？

• 生命周期不同：

全局变量随主程序创建和创建，随主程序销毁而销毁；局部变量在局部函数内部，甚至局部循环体等内部存在，退出就不存在；

• 使用方式不同：通过声明后全局变量程序的各个部分都可以用到；局部变量只能在局部使用；分配在栈区。

操作系统和编译器通过内存分配的位置来知道的，全局变量分配在全局数据段并且在程序开始运行的时候被加载。局部变量则分配在堆栈里面 。

const int * 、int * const、int const

若const在*之前，const限定的是被指向的内容。
若const在*之后，const限定的是指针本身。