C++面试题

大家好，我是帅地。

上次我更新了一整套 Java 面试题，没看过的可以我个人网站看：www.iamshuaidi.com。

也有一些人来催我更新 C++ 的面试题，刚好在正值校招，所以最近也在整理 C++ 的面试题，不过目前只整理的几十道，因为网上的面试题参差不齐，找起来不是很好找。

不过帅地会争取在这一个月内找齐的，方便大家复习，更多面试题可以看文末。

1、new/delete和malloc/free之间有什么关系？

• 相同点：
  • 对于内部数据类型来说，没有构造与析构的过程，所以两者是等价的，都可以用于申请动态内存和释放内存；
• 不同点：
  • new/delete可以调用对象的构造函数和析构函数，属于运算符，在编译器权限之内；
  • malloc/free仅用于内存分配和释放，属于库函数，不在编译器权限之内；
  • new是类型安全的，而malloc返回的数据类型是void *，所以要显式地进行类型转换；
  • new可以自动计算所需字节数，而malloc需要手动计算；
  • new申请内存失败时抛出bad_malloc异常，而malloc返回空指针。

2、delete与delete []有什么区别？

对于简单类型来说，使用new分配后，不管是数组数组还是非数组形式，两种方式都可以释放内存：

int *a = new int(1);
delete a;
int *b = new int(2);
delete [] b;
int *c = new int[11];
delete c;
int *d = new int[12];
delete [] d;

对于自定义类型来说，就需要对于单个对象使用delete，对于对象数组使用delete []，逐个调用数组中对象的析构函数，从而释放所有内存；

如果反过来使用，即对于单个对象使用delete []，对于对象数组使用delete，其行为是未定义的；

所以，最恰当的方式就是如果用了new，就用delete；如果用了new []，就用delete []。

3、内存块太小导致malloc和new返回空指针，该怎么处理？

对于malloc来说，需要判断其是否返回空指针，如果是则马上用return语句终止该函数或者exit终止该程序；

对于new来说，默认抛出异常，所以可以使用try...catch...代码块的方式：

try {
    int *ptr = new int[10000000];
} catch(bad_alloc &memExp) {
    cerr << memExp.what() << endl;
}

还可以使用set_new_handler函数的方式：

void no_more_memory() {
    cerr << "Unable to satisfy request for memory" << endl;
    abort();
}
int main() {
    set_new_handler(no_more_memory);
    int *ptr = new int[10000000];
}

在这种方式里，如果new不能满足内存分配请求，no_more_memory会被反复调用，所以new_handler函数必须完成以下事情：

• 让更多内存可被使用：可以在程序一开始执行就分配一大块内存，之后当new_handler第一次被调用，就将这些内存释放还给程序使用；
• 卸除new_handler：返回空指针，这样new就会抛出异常；
• 调用abort或exit。

4、内存泄漏的场景有哪些？如何判断内存泄漏？如何定位内存泄漏？

内存泄漏的场景：

malloc和free未成对出现；new/new []和delete/delete []未成对出现；

• 在堆中创建对象分配内存，但未显式释放内存；比如，通过局部分配的内存，未在调用者函数体内释放： char* getMemory() { char *p = (char *)malloc(30); return p; } int main() { char *p = getMemory(); return 0; }

未定义拷贝构造函数或未重载赋值运算符，从而造成两次释放相同内存的做法；比如，类中包含指针成员变量，在未定义拷贝构造函数或未重载赋值运算符的情况下，编译器会调用默认的拷贝构造函数或赋值运算符，以逐个成员拷贝的方式来复制指针成员变量，使得两个对象包含指向同一内存空间的指针，那么在释放第一个对象时，析构函数释放该指针指向的内存空间，在释放第二个对象时，析构函数就会释放同一内存空间，这样的行为是错误的；

没有将基类的析构函数定义为虚函数。

判断和定位内存泄漏的方法：在Linux系统下，可以使用valgrind、mtrace等内存泄漏检测工具。

5、内存的分配方式有几种？

• 在栈上分配：在执行函数时，局部变量的内存都可以在栈上分配，函数结束时会自动释放；栈内存的分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但分配的内存容量有限；
• 从堆上分配：由new分配/delete释放的内存块，也称为动态内存分配，程序员自行申请和释放内存，使用灵活；
• 从自由存储区分配：由malloc分配/free释放的内存块，与堆类似；
• 从常量存储区分配：特殊的存储区，存放的是常量，不可修改；
• 从全局/静态存储区分配：编译期间分配内存，整个程序运行期间都存在，如全局变量、静态变量等。

6、堆和栈有什么区别？

• 分配和管理方式不同：
  • 堆是动态分配的，其空间的分配和释放都由程序员控制；
  • 栈是由编译器自动管理的，其分配方式有两种：静态分配由编译器完成，比如局部变量的分配；动态分配由alloca()函数进行分配，但是会由编译器释放；
• 产生碎片不同：
  • 对堆来说，频繁使用new/delete或者malloc/free会造成内存空间的不连续，产生大量碎片，是程序效率降低；
  • 对栈来说，不存在碎片问题，因为栈具有先进后出的特性；
• 生长方向不同：
  • 堆是向着内存地址增加的方向增长的，从内存的低地址向高地址方向增长；
  • 栈是向着内存地址减小的方向增长的，从内存的高地址向低地址方向增长；
• 申请大小限制不同：
  • 栈顶和栈底是预设好的，大小固定；
  • 堆是不连续的内存区域，其大小可以灵活调整

7、静态内存分配和动态内存分配有什么区别？

• 静态内存分配是在编译时期完成的，不占用CPU资源；动态内存分配是在运行时期完成的，分配和释放需要占用CPU资源；
• 静态内存分配是在栈上分配的；动态内存分配是在堆上分配的；
• 静态内存分配不需要指针或引用类型的支持；动态内存分配需要；
• 静态内存分配是按计划分配的，在编译前确定内存块的大小；动态内存分配是按需要分配的；
• 静态内存分配是把内存的控制权交给了编译器；动态内存分配是把内存的控制权给了程序员；
• 静态内存分配的运行效率比动态内存分配高，动态内存分配不当可能造成内存泄漏。

8、如何构造一个类，使得只能在堆上或只能在栈上分配内存？

• 只能在堆上分配内存：将析构函数声明为private；
• 只能在栈上生成对象：将new和delete重载为private。

9、浅拷贝和深拷贝有什么区别？

浅拷贝只复制指向某个对象的指针，而不复制对象本身，新旧对象还是共享一块内存；而深拷贝会创造一个相同的对象，新对象与原对象不共享内存，修改新对象不会影响原对象。

10、字节对齐的原则是什么？

• 从偏移为0的位置开始存储；
• 如果没有定义#pragma pack(n)
  • sizeof的最终结果必然是结构内部最大成员的整数倍，不够补齐；
  • 结构内部各个成员的首地址必然是自身大小的整数倍；
• 如果定义了#pragma pack(n)
  • sizeof的最终结果必然必然是min[n,结构内部最大成员]的整数倍，不够补齐；
  • 结构内部各个成员的首地址必然是min[n,自身大小]的整数倍。

由于公众号没有目录，阅读体验可能不大好，所以呢，更多面试题可以在我个人网站阅读哦。 C++面试题：https://www.iamshuaidi.com/2309.html

ps：点击阅读原文可直达，不过建议PC端阅读