C++内存管理面经

• 1. 简述下C++的内存分配方式。
• 2. 简述下栈和堆的区别。
• 3. malloc 和局部变量分配在堆还是栈？
• 4. 程序有哪些部分？分别的作用是什么？
• 5. 程序的执行过程是怎么样的？
• 6. 初始化为 0 的全局变量在 bss 还是 data 区？
• 7. 什么是内存泄漏？如何解决？
• 8. 常见的内存错误有哪些？
• 9. 什么是内存对齐？

1. 简述下C++的内存分配方式。

• 在C++中，内存可以分为 5 个区，分别为栈，堆，自由存储区，全局/静态变量，常量存储区。
• （1）栈：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元在栈上创建，函数执行完时这些存储单元被自动释放。
• （2）堆：通过 malloc 分配的内存块，通常和 free 搭配，需要手动释放。
• （3）自由存储区：通过 new 分配的内存块，通常和 delete 搭配，也需要手动释放。
• （4）全局/静态存储区：用于存储全局变量和静态变量。
• （5）常量存储区：用于存放常量，不允许修改。

2. 简述下栈和堆的区别。

• （1）空间分配不同：栈存放函数内的局部变量，由操作系统自动释放；堆通过 malloc 分配，需要手动释放。
• （2）缓存方式不同：栈使用的是一级缓存，被调用时处于存储空间；堆使用的是二级缓存，速度要慢些。
• （3）数据结构不同：栈类似栈结构，先进后出；堆类似数组结构，先进先出。

3. malloc 和局部变量分配在堆还是栈？

• malloc 分配在堆中，他会分配一块指定大小的内存空间，并返回一个指针，使用完毕后需要手动回收。
• 局部变量分配在在栈中，超过作用域后系统自动回收。

4. 程序有哪些部分？分别的作用是什么？

• （1）数据段：存放程序中已初始化的全局变量和静态变量。
• （2）代码段：存放程序执行代码的一块区域，头部包含一些常数变量。
• （3）BSS段：存放程序中未初始化的全局变量和静态变量的一块区域。
• （4）可执行程序在运行时会多出两个区域：
  • 堆：动态申请内存用。从低向高增长。
  • 栈：存储局部变量，函数参数值。从高向低增长。
• （5）在堆和栈之间有个文件映射区。

5. 程序的执行过程是怎么样的？

• （1）操作系统创建相应的进程并分配进程空间，加载器把可执行文件中的代码段，数据段映射到进程中的虚拟空间。
• （2）加载器读入可执行程序中的导入符号表，根据符号表可以查询需依赖的动态依赖库。
• （3）加载器将程序中的动态依赖库进行导入。
• （4）初始化应用程序中的全局变量，对于全局变量自动调用构造函数。
• （5）进入程序入口函数开始执行。

6. 初始化为 0 的全局变量在 bss 还是 data 区？

• 数据区：存放初始化不为 0 的全局变量和静态变量。
• BSS区：存放初始化为 0 或未初始化的全局变量和静态变量。

7. 什么是内存泄漏？如何解决？

内存泄漏：

• 申请了一块儿内存空间，但是使用完毕后没有释放。
• （1）new 和 malloc 申请后，没有使用 delete 和 free 释放。
• （2）子类继承父类时，父类析构函数不是虚函数。
• （3）windows 句柄资源使用后没有释放。

对策：

• （1）养成良好的编程习惯，分配的内配使用后，记的释放。
• （2）将分配内存的指针以链表的形式存储，使用完毕后从链表中删除进行管理。
• （3）使用智能指针。

8. 常见的内存错误有哪些？

常见内存错误：

• （1）内存分配未成功却使用。
• （2）内存分配成功，但是未初始化就引用。
• （3）内存分配成功并初始化，但是操作超出了内存的边界。
• （4）忘记了释放内存，造成内存泄漏。
• （5）释放了内存却继续使用。

对策：

• （1）用 malloc 或 new 申请内存后，应该检查返回的指针是否为 NULL。
• （2）为指针初始化为 NULL，为数组和动态内存赋初值。
• （3）避免数组越界。
• （4）动态内存的申请和释放必须配对。
• （5）用 free 和 delete 释放内存之后，指针应该置空防止野指针。
• （6）使用智能指针。

9. 什么是内存对齐？

• 为了能够使 CPU 进行快速的访问，变量的起始地址应该具有某些特征，即对齐。比如 4 字节的 int，起始地址应该在 4 字节的边界上。
• 假如变量的地址不是自然对齐，那么 CPU 要访问该值的话需要访问两次或三次内存，而对齐的话只需要一次，访问的速度更快。
• 内存对齐一般应用在 struct，class，union 数据类型中。