main函数执行之前,主要就是初始化系统相关资源:
static变量和global全局变量,即.data段的内容short,int,long等为0,bool为FALSE,指针为NULL等等,即.bss段的内容main之前调用构造函数,这是可能会执行前的一些代码argc,argv等传递给main函数,然后才真正运行main函数__attribute__((constructor))main函数执行之后:
atexit
注册一个函数,它会在main 之后执行;__attribute__((destructor))update1:https://github.com/forthespada/InterviewGuide/issues/2 ,由
stanleyguo0207提出 - 2021.03.22
c++11以后引入两个关键字 alignas与
alignof。其中alignof可以计算出类型的对齐方式,alignas可以指定结构体的对齐方式。
但是alignas在某些情况下是不能使用的,具体见下面的例子:
// alignas 生效的情况
struct Info {
uint8_t a;
uint16_t b;
uint8_t c;
};
std::cout << sizeof(Info) << std::endl; // 6 2 + 2 + 2
std::cout << alignof(Info) << std::endl; // 2
struct alignas(4) Info2 {
uint8_t a;
uint16_t b;
uint8_t c;
};
std::cout << sizeof(Info2) << std::endl; // 8 4 + 4
std::cout << alignof(Info2) << std::endl; // 4alignas将内存对齐调整为4个字节。所以sizeof(Info2)的值变为了8。
// alignas 失效的情况
struct Info {
uint8_t a;
uint32_t b;
uint8_t c;
};
std::cout << sizeof(Info) << std::endl; // 12 4 + 4 + 4
std::cout << alignof(Info) << std::endl; // 4
struct alignas(2) Info2 {
uint8_t a;
uint32_t b;
uint8_t c;
};
std::cout << sizeof(Info2) << std::endl; // 12 4 + 4 + 4
std::cout << alignof(Info2) << std::endl; // 4若alignas小于自然对齐的最小单位,则被忽略。
如果想使用单字节对齐的方式,使用alignas是无效的。应该使用#pragma pack(push,1)或者使用__attribute__((packed))。
#if defined(__GNUC__) || defined(__GNUG__)
#define ONEBYTE_ALIGN __attribute__((packed))
#elif defined(_MSC_VER)
#define ONEBYTE_ALIGN
#pragma pack(push,1)
#endif
struct Info {
uint8_t a;
uint32_t b;
uint8_t c;
} ONEBYTE_ALIGN;
#if defined(__GNUC__) || defined(__GNUG__)
#undef ONEBYTE_ALIGN
#elif defined(_MSC_VER)
#pragma pack(pop)
#undef ONEBYTE_ALIGN
#endif
std::cout << sizeof(Info) << std::endl; // 6 1 + 4 + 1
std::cout << alignof(Info) << std::endl; // 6确定结构体中每个元素大小可以通过下面这种方法:
#if defined(__GNUC__) || defined(__GNUG__)
#define ONEBYTE_ALIGN __attribute__((packed))
#elif defined(_MSC_VER)
#define ONEBYTE_ALIGN
#pragma pack(push,1)
#endif
/**
* 0 1 3 6 8 9 15
* +-+---+-----+---+-+-------------+
* | | | | | | |
* |a| b | c | d |e| pad |
* | | | | | | |
* +-+---+-----+---+-+-------------+
*/
struct Info {
uint16_t a : 1;
uint16_t b : 2;
uint16_t c : 3;
uint16_t d : 2;
uint16_t e : 1;
uint16_t pad : 7;
} ONEBYTE_ALIGN;
#if defined(__GNUC__) || defined(__GNUG__)
#undef ONEBYTE_ALIGN
#elif defined(_MSC_VER)
#pragma pack(pop)
#undef ONEBYTE_ALIGN
#endif
std::cout << sizeof(Info) << std::endl; // 2
std::cout << alignof(Info) << std::endl; // 1这种处理方式是alignas处理不了的。
update1:https://github.com/forthespada/InterviewGuide/issues/2 ,由
stanleyguo0207提出 - 2021.03.22
参考代码:
void test(int *p)
{
int a=1;
p=&a;
cout<<p<<" "<<*p<<endl;
}
int main(void)
{
int *p=NULL;
test(p);
if(p==NULL)
cout<<"指针p为NULL"<<endl;
return 0;
}
//运行结果为:
//0x22ff44 1
//指针p为NULL
void testPTR(int* p) {
int a = 12;
p = &a;
}
void testREFF(int& p) {
int a = 12;
p = a;
}
void main()
{
int a = 10;
int* b = &a;
testPTR(b);//改变指针指向,但是没改变指针的所指的内容
cout << a << endl;// 10
cout << *b << endl;// 10
a = 10;
testREFF(a);
cout << a << endl;//12
}在编译器看来, int a = 10; int &b = a; 等价于 int * const b = &a; 而 b = 20; 等价于 *b = 20; 自动转换为指针和自动解引用.
需要返回函数内局部变量的内存的时候用指针。使用指针传参需要开辟内存,用完要记得释放指针,不然会内存泄漏。而返回局部变量的引用是没有意义的
对栈空间大小比较敏感(比如递归)的时候使用引用。使用引用传递不需要创建临时变量,开销要更小
类对象作为参数传递的时候使用引用,这是C++类对象传递的标准方式
申请方式不同。
堆是自己申请和释放的。
申请大小限制不同。
栈顶和栈底是之前预设好的,栈是向栈底扩展,大小固定,可以通过ulimit -a查看,由ulimit -s修改。
堆向高地址扩展,是不连续的内存区域,大小可以灵活调整。
申请效率不同。
栈由系统分配,速度快,不会有碎片。
堆由程序员分配,速度慢,且会有碎片。
栈空间默认是4M, 堆区一般是 1G - 4G
| 堆 | 栈 | |
|---|---|---|
| 管理方式 | 堆中资源由程序员控制(容易产生memory leak) | 栈资源由编译器自动管理,无需手工控制 |
| 内存管理机制 | 系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序申请时,遍历该链表,寻找第一个空间大于申请空间的堆结点,删 除空闲结点链表中的该结点,并将该结点空间分配给程序(大多数系统会在这块内存空间首地址记录本次分配的大小,这样delete才能正确释放本内存空间,另外系统会将多余的部分重新放入空闲链表中) | 只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统为程序提供内存,否则报异常提示栈溢出。(这一块理解一下链表和队列的区别,不连续空间和连续空间的区别,应该就比较好理解这两种机制的区别了) |
| 空间大小 | 堆是不连续的内存区域(因为系统是用链表来存储空闲内存地址,自然不是连续的),堆大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存(32bit 系统理论上是4G),所以堆的空间比较灵活,比较大 | 栈是一块连续的内存区域,大小是操作系统预定好的,windows下栈大小是2M(也有是1M,在 编译时确定,VC中可设置) |
| 碎片问题 | 对于堆,频繁的new/delete会造成大量碎片,使程序效率降低 | 对于栈,它是有点类似于数据结构上的一个先进后出的栈,进出一一对应,不会产生碎片。(看到这里我突然明白了为什么面试官在问我堆和栈的区别之前先问了我栈和队列的区别) |
| 生长方向 | 堆向上,向高地址方向增长。 | 栈向下,向低地址方向增长。 |
| 分配方式 | 堆都是动态分配(没有静态分配的堆) | 栈有静态分配和动态分配,静态分配由编译器完成(如局部变量分配),动态分配由alloca函数分配,但栈的动态分配的资源由编译器进行释放,无需程序员实现。 |
| 分配效率 | 堆由C/C++函数库提供,机制很复杂。所以堆的效率比栈低很多。 | 栈是其系统提供的数据结构,计算机在底层对栈提供支持,分配专门 寄存器存放栈地址,栈操作有专门指令。 |
形象的比喻
栈就像我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。
堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。
毫无疑问是栈快一点。
因为操作系统会在底层对栈提供支持,会分配专门的寄存器存放栈的地址,栈的入栈出栈操作也十分简单,并且有专门的指令执行,所以栈的效率比较高也比较快。
而堆的操作是由C/C++函数库提供的,在分配堆内存的时候需要一定的算法寻找合适大小的内存。并且获取堆的内容需要两次访问,第一次访问指针,第二次根据指针保存的地址访问内存,因此堆比较慢。
int *p[10]
int (*p)[10]
int *p(int)
int (*p)(int)int *p[10]表示指针数组,强调数组概念,是一个数组变量,数组大小为10,数组内每个元素都是指向int类型的指针变量。
int (*p)[10]表示数组指针,强调是指针,只有一个变量,是指针类型,不过指向的是一个int类型的数组,这个数组大小是10。
int p(int)是函数声明,函数名是p,参数是int类型的,返回值是int 类型的。
int (*p)(int)是函数指针,强调是指针,该指针指向的函数具有int类型参数,并且返回值是int类型的。
相同点
不同点
int *p = new float[2]; //编译错误
int *p = (int*)malloc(2 * sizeof(double));//编译无错误malloc和free是标准库函数,支持覆盖;new和delete是运算符,不重载。
malloc仅仅分配内存空间,free仅仅回收空间,不具备调用构造函数和析构函数功能,用malloc分配空间存储类的对象存在风险;new和delete除了分配回收功能外,还会调用构造函数和析构函数。
malloc和free返回的是void类型指针(必须进行类型转换),new和delete返回的是具体类型指针。
update1:感谢微信好友“猿六学算法”指出错误,已修正!
不是的,被free回收的内存会首先被ptmalloc使用双链表保存起来,当用户下一次申请内存的时候,会尝试从这些内存中寻找合适的返回。这样就避免了频繁的系统调用,占用过多的系统资源。同时ptmalloc也会尝试对小块内存进行合并,避免过多的内存碎片。
宏主要用于定义常量及书写复杂的内容;typedef主要用于定义类型别名。
宏替换发生在编译阶段之前,属于文本插入替换;typedef是编译的一部分。
宏不检查类型;typedef会检查数据类型。
宏不是语句,不在在最后加分号;typedef是语句,要加分号标识结束。
注意对指针的操作,typedef char * p_char和#define p_char char *区别巨大。
声明仅仅是把变量的声明的位置及类型提供给编译器,并不分配内存空间;定义要在定义的地方为其分配存储空间。
相同变量可以在多处声明(外部变量extern),但只能在一处定义。
sizeof是运算符,并不是函数,结果在编译时得到而非运行中获得;strlen是字符处理的库函数。
sizeof参数可以是任何数据的类型或者数据(sizeof参数不退化);strlen的参数只能是字符指针且结尾是’\0’的字符串。
因为sizeof值在编译时确定,所以不能用来得到动态分配(运行时分配)存储空间的大小。
int main(int argc, char const *argv[]){
const char* str = "name";
sizeof(str); // 取的是指针str的长度,是8
strlen(str); // 取的是这个字符串的长度,不包含结尾的 \0。大小是4
return 0;
}在16题中有提到sizeof(str)的值为8,是在64位的编译环境下的,指针的占用大小为8字节;
而在32位环境下,指针占用大小为4字节。
一个指针占内存的大小跟编译环境有关,而与机器的位数无关。
还有疑问的,可以自行打开Visual Studio编译器自己实验一番。
感谢微信好友“轻与重”提出补充,已采纳!-2021.07.01
指针常量是一个指针,读成常量的指针,指向一个只读变量,也就是后面所指明的int const 和 const int,都是一个常量,可以写作int const p或const int p。
常量指针是一个不能给改变指向的指针。指针是个常量,必须初始化,一旦初始化完成,它的值(也就是存放在指针中的地址)就不能在改变了,即不能中途改变指向,如int *const p。
update1:https://www.nowcoder.com/discuss/597948 ,网友“ 牛客191489444号 ”指出笔误,感谢!
update2:《C++ Primer 5th》 P56页有明确说明常量指针和指针常量,阿秀特意去确认了-20210521。
多说一句,网上关于指针常量和常量指针的说法很多跟书本上都不一致,甚至百度百科上跟《C++ Primer 5th》书上在指针常量和常量指针的说法刚好相反,鉴于百度百科是人人都可以去编辑,因此我信书。
也希望各位遇到问题时要多去查阅资料,多去确认,不要因为某些博客或者文章说了就确认无疑。
假设数组int a[10]; int (*p)[10] = &a;其中:
包括但不限于:
感谢微信好友“铁锤哥哥”勘误:C++允许重复定义变量->不允许-2021.06.28