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