C++八股1

C++八股

1.在main执行之前和之后执行的代码可能是什么

main函数执行之前，主要就是初始化系统相关资源：
- 设置栈指针
- 初始化静态static变量和global全局变量
- 调用构造函数
main函数执行之后：
- 全局对象的析构函数

2.指针和引用的区别

指针是一个变量，存储的是一个地址，引用是原变量的别名
指针可以为空，引用不能为NULL且在定义时必须初始化

3.在传递函数参数时，什么时候该使用指针，什么时候该使用引用呢？

需要返回函数内局部变量的内存的时候用指针。指针作为函数参数，需要在堆上动态分配内存，在函数外部仍然可以访问这块内存。完要记得释放指针，不然会内存泄漏。
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

4.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（从高地址向低地址扩展），大小固定
  
  注：栈空间耗尽（例如递归调用过深），会导致 栈溢出
- 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。

5.new / delete 与 malloc / free的异同

相同点：

都可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 在分配内存后会调用对象的构造函数初始化对象，在使用 delete 时则会先调用对象的析构函数再释放内存。后者均没有相关调用。
new是类型安全的，malloc不是。
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
malloc和free返回的是void类型指针(void*)（必须进行类型转换），new和delete返回的是具体类型指针。

注：虽然 new 和 malloc 都能用于内存的动态分配，但由于C++中面向对象特性的引入，new 提供了更高级、更安全的内存管理机制，包括自动计算内存大小、类型安全性和自动调用构造函数与析构函数等特性。

new/delete:

// 分配一个整型对象
int* pInt = new int; 
*pInt = 10;

// 释放该对象
delete pInt;

malloc/free:

// 分配空间用于存储一个整型值，并将其初始化为10
int* pInt = (int*)malloc(sizeof(int));
*pInt = 10;

// 释放该对象
free(pInt);

6.new和delete是如何实现的？

new：

分配内存：调用名为operator new的标准库函数
初始化构造对象：调用构造函数
返回指针：返回指向新分配并构造后的的对象的指针

delete：

调用析构函数
释放所用内存：调用名为operator delete的标准库函数释放所用内存

7.被free回收的内存是立即返还给操作系统吗？

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。

8.宏定义和函数有何区别？

宏在编译时完成替换，执行起来更快；函数调用在运行时需要跳转到具体调用函数。
宏定义属于在结构中插入代码，没有返回值；函数调用具有返回值。
宏定义参数没有类型，不进行类型检查；函数参数具有类型，需要检查类型。

9.宏定义和typedef区别？

typedef主要用于定义类型别名。
宏替换发生在编译阶段之前（预处理阶段），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。

10.strlen和sizeof区别？

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类型或数据；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;
}

11.常量指针和指针常量区别

指针常量，如int const *p或const int *p，是一个指针指向一个只读变量。
常量指针是一个不能给改变指向的指针,int *const p

12.数组名 `a`和取地址操作符 `&a`有什么区别?

C++
假设数组
int a[10];
int (*p)[10] = &a;

数组名 a:

作为首元素的指针：指向数组第一个元素
加法运算：a + 1，它会根据数组元素的数据类型（在这个例子中是 int）来增加地址,a + 1 将会指向下一个 int 的位置

取地址操作符 &a:

指向整个数组的指针：&a + 1，它会跳过整个数组的长度（即10个 int 的大小），指向数组最后一个元素之后的位置。

13.C++中struct和class的区别

相同点:

两者都拥有成员函数、公有和私有部分
任何可以使用class完成的工作，同样可以使用struct完成