TB-C/C++

news2024/11/15 16:29:35

1.main函数之前之后执行的代码

  • 设置栈指针
  • 初始化静态变量和全局变量(.data段内容,已初始化且不为0)
  • 赋初值(.bss段内容,未初始化的全局变量和静态变量)
  • 传参(argc,argv)
  • atexit()   在vs2010上没有效果
#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;

int f() {
    printf("before\n");
    return 0;
}

void f2()
{
    printf("EXIT!\n");
}

int a = f();

int main() {
    atexit(exit_1);
    printf("main\n");
    return 0;
}

before
main

2.结构体内存对齐

C++11引入两个关键字:

alignof:计算类型的对齐方式

alignas:指定结构体的对齐方式

// 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;  // 4


struct alignas(4) Info2 {
  uint8_t a;
  uint16_t b;
};

std::cout << sizeof(Info2) << std::endl;   // 4
std::cout << alignof(Info2) << std::endl;  // 4
// 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;  // 1
#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


位段是通过结构体来实现的一种以位(bit位)为单位的数据存储结构,它可以把数据以位的形式紧凑的储存,并允许程序员对此结构的位进行操作。由此可以看出,位段是一种节省空间的用法。位段的声明与结构体类似,但有两点不同:
1.位段的成员必须是整型家族的成员(char、int、unsigned int、signed int……)
2.位段的成员后面有一个冒号和一个数字

注意:位段每一个成员冒号后面的数字,代表该成员在内存中占用的二进制位大小。就如这里的成员a占用2个bit位,成员d占用30个bit位。而且要记住冒号后面数字的大小是不能超过前面成员类型大小的。

3.指针和引用的区别

  • 指针是一个变量,存储的是一个地址,引用跟原来的变量实质上是同一个东西,是原变量的别名
  • 指针可以有多级,引用只有一级
  • 指针可以为空,引用不能为NULL且在定义时必须初始化
  • 指针在初始化后可以改变指向,而引用在初始化之后不可再改变
  • sizeof指针得到的是本指针的大小,sizeof引用得到的是引用所指向变量的大小
  • 当把指针作为参数进行传递时,也是将实参的一个拷贝传递给形参,两者指向的地址相同,但不是同一个变量,在函数中改变这个变量的指向不影响实参,而引用却可以。
  • 引用本质是一个指针,同样会占4字节内存;指针是具体变量,需要占用存储空间(,具体情况还要具体分析)。
  • 引用在声明时必须初始化为另一变量,一旦出现必须为typename refname &varname形式;指针声明和定义可以分开,可以先只声明指针变量而不初始化,等用到时再指向具体变量。
  • 引用一旦初始化之后就不可以再改变(变量可以被引用为多次,但引用只能作为一个变量引用);指针变量可以重新指向别的变量。
  • 不存在指向空值的引用,必须有具体实体;但是存在指向空值的指针。
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
}

指针常量(int* const p):在指针常量中,指针自身的值是一个常量,不可改变,始终指向同一个地址。在定义的同时必须初始化。

常量指针(const int *p, int const *p):在常量指针中,指针指向的内容是不可改变的,指针看起来好像指向了一个常量。

int main() {
    int m = 10;
    const int n = 20; // 必须在定义的同时初始化
 
    const int *ptr1 = &m; // 指针指向的内容不可改变
    int * const ptr2 = &m; // 指针不可以指向其他的地方
 
    ptr1 = &n; // 正确
    ptr2 = &n; // 错误,ptr2不能指向其他地方
 
    *ptr1 = 3; // 错误,ptr1不能改变指针内容
    *ptr2 = 4; // 正确
 
    int *ptr3 = &n; // 错误,常量地址不能初始化普通指针吗,常量地址只能赋值给常量指针
    const int * ptr4 = &n; // 正确,常量地址初始化常量指针
 
    int * const ptr5; // 错误,指针常量定义时必须初始化
    ptr5 = &m; // 错误,指针常量不能在定义后赋值
 
    const int * const ptr6 = &m; // 指向“常量”的指针常量,具有常量指针和指针常量的特点,指针内容不能改变,也不能指向其他地方,定义同时要进行初始化
    *ptr6 = 5; // 错误,不能改变指针内容
    ptr6 = &n; // 错误,不能指向其他地方
 
    const int * ptr7; // 正确
    ptr7 = &m; // 正确
 
    int * const ptr8 = &n;
    *ptr8 = 8;
 
    return 0;
}
判断下面对错,并说明理由

int main()
{
    char * const str = "apple";
    * str = "orange";
    cout << str << endl;
    getchar();
}

错误

"apple"是字符串常量放在常量区,str指向"apple",那么str指向的是字符串常量"apple"的首地址,也就是字符a的地址,因此str指向字符a,*str就等于字符a,对*str的修改就是对字符串首字符a的修改,但"apple"是一个字符串常量,常量的值不可修改。

根据字符串赋值规则,可以修改整个字符串,方法是对指向字符串的指针str进行赋值,如下:

str = "orange";

但依旧是错误的,在该赋值语句中,系统会在常量区一块新的空间写入字符串"orange"并返回其首地址,此时str由指向字符串常量"apple"的首地址变为指向字符串常量"orange"的首地址,str指向的地址发生了变化,但str是指针常量不能被修改,所以错误。

如果想要程序编译通过,就不能将str声明为指针常量,否则str在初始化之后就无法修改。因此将const修饰符去掉,并修改字符串赋值语句,修改后程序如下:

int main()
{
    char * str = "apple";
    str = "orange";
    cout << str << endl;
    getchar();
}

4.传递函数参数什么时候使用指针,什么时候使用引用

  • 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

5.堆和栈的区别

  • 申请方式不同
    • 栈由系统自动分配
    • 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,会有碎片
  • 栈空间默认是4M,堆区一般是1G-4G

6.堆和栈哪个快

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。

7.区别下面指针类型

  • 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。

8.new/delete与malloc/free的异同

相同点:都可以用于内存的动态申请和释放

不同点:

  • 前者是C++运算符,后者是C/C++语言标准库函数
  • new自动计算要分配的空间大小,malloc需要手工计算
  • new是类型安全的,malloc不是。例如:
int *p = new float[2]; //编译错误
int *p = (int*)malloc(2 * sizeof(double));//编译无错误
  • new调用名为operator new的标准库函数分配足够空间并调用相关对象的构造函数,delete对指针所指对象运行适当的析构函数;然后通过调用名为operator delete的标准库函数释放该对象所用内存。后者均没有相关调用
  • 后者需要库文件支持,前者不用
  • new是封装了malloc,直接free不会报错,但是这只是释放内存,而不会析构对象

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