姓名：王重月? 學(xué)號(hào)：21021211019? ?學(xué)院：電子工程學(xué)院
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【嵌牛導(dǎo)讀】介紹C和C++的區(qū)別，概念等
【嵌牛鼻子】C和C++
【嵌牛提問】C和C++的區(qū)別到底有哪里不一樣？
【嵌牛正文】
2.1 c和c++區(qū)別、概念相關(guān)面試題
屬性：
new/delete是C++關(guān)鍵字，需要編譯器支持。malloc/free是庫(kù)函數(shù)，需要頭文件支持。
特征：
2.1.2 malloc的底層實(shí)現(xiàn)
Linux維護(hù)一個(gè)break指針，這個(gè)指針指向堆空間的某個(gè)地址。從堆起始地址到break之間的地址空間為映射好的，可以供進(jìn)程訪問；而從break往上，是未映射的地址空間，如果訪問這段空間則程序會(huì)報(bào)錯(cuò)。我們用malloc進(jìn)行內(nèi)存分配就是從break往上進(jìn)行的。 獲得了break指針的位置也就得到了堆內(nèi)存申請(qǐng)的起始地址。
malloc實(shí)際上是將可用空間用一個(gè)空閑鏈表連接起來，若用戶申請(qǐng)空間，就遍歷該鏈表，找到第一個(gè)滿足條件的空閑塊，將其進(jìn)行拆分，返回合適大小的空間給用戶，將剩下的部分鏈接到鏈表中。當(dāng)調(diào)用free釋放空間時(shí)，會(huì)把這塊空間連接到空閑鏈表上。到最后，該空閑鏈就會(huì)被切成很多的小內(nèi)存塊，一旦用戶申請(qǐng)一塊較大的空間，空閑鏈中的空間大小都無法滿足需求，malloc會(huì)申請(qǐng)延時(shí)，對(duì)空閑鏈表進(jìn)行檢查，內(nèi)存重新整理，把相鄰的小片段合并成大的空閑塊。
2.1.3 在1G內(nèi)存的計(jì)算機(jī)中能否malloc(1.2G)？為什么？
malloc能夠申請(qǐng)的空間大小與物理內(nèi)存的大小沒有直接關(guān)系，僅與程序的虛擬地址空間相關(guān)。程序運(yùn)行時(shí)，堆空間只是程序向操作系統(tǒng)申請(qǐng)劃出來的一大塊虛擬地址空間。應(yīng)用程序通過malloc申請(qǐng)空間，得到的是在虛擬地址空間中的地址，之后程序運(yùn)行所提供的物理內(nèi)存是由操作系統(tǒng)完成的。
2.1.4 指針與引用的相同和區(qū)別；如何相互轉(zhuǎn)換？
共性：
1）都是地址的概念，指針指向某一內(nèi)存、它的內(nèi)容是所指內(nèi)存的地址；引用則是某塊內(nèi)存的別名。
2）從內(nèi)存分配上看：兩者都占內(nèi)存，程序?yàn)橹羔槙?huì)分配內(nèi)存，一般是4個(gè)字節(jié)；而引用的本質(zhì)是指針常量，指向?qū)ο蟛荒茏?，但指向?qū)ο蟮闹悼梢宰儭烧叨际堑刂犯拍睿员旧矶紩?huì)占用內(nèi)存。
區(qū)別：
1)引用必須被初始化，指針不必。
2)引用初始化以后不能被改變，指針可以改變所指的對(duì)象。
3)不存在指向空值的引用，但是存在指向空值的指針。
轉(zhuǎn)換：
指針轉(zhuǎn)引用：把指針用*就可以轉(zhuǎn)換成對(duì)象，可以用在引用參數(shù)當(dāng)中。
引用轉(zhuǎn)指針：把引用類型的對(duì)象用&取地址就獲得指針了。
2.1.5 C語言檢索內(nèi)存情況 內(nèi)存分配的方式
一個(gè)程序本質(zhì)上都是由BSS段、data段、text段三個(gè)組成的?？梢钥吹揭粋€(gè)可執(zhí)行程序在存儲(chǔ)（沒有調(diào)入內(nèi)存）時(shí)分為代碼段、數(shù)據(jù)區(qū)和未初始化數(shù)據(jù)區(qū)三部分。
BSS段（未初始化數(shù)據(jù)區(qū)）：通常用來存放程序中未初始化的全局變量和靜態(tài)變量的一塊內(nèi)存區(qū)域。BSS段屬于靜態(tài)分配，程序結(jié)束后靜態(tài)變量資源由系統(tǒng)自動(dòng)釋放。
數(shù)據(jù)段：存放程序中已初始化的全局變量的一塊內(nèi)存區(qū)域。數(shù)據(jù)段也屬于靜態(tài)內(nèi)存分配
代碼段：存放程序執(zhí)行代碼的一塊內(nèi)存區(qū)域。這部分區(qū)域的大小在程序運(yùn)行前就已經(jīng)確定，并且內(nèi)存區(qū)域?qū)儆谥蛔x。在代碼段中，也有可能包含一些只讀的常數(shù)變量
text段和data段在編譯時(shí)已經(jīng)分配了空間，而BSS段并不占用可執(zhí)行文件的大小，它是由鏈接器來獲取內(nèi)存的。
bss段（未進(jìn)行初始化的數(shù)據(jù)）的內(nèi)容并不存放在磁盤上的程序文件中。其原因是內(nèi)核在程序開始運(yùn)行前將它們?cè)O(shè)置為0。需要存放在程序文件中的只有正文段和初始化數(shù)據(jù)段。
data段（已經(jīng)初始化的數(shù)據(jù)）則為數(shù)據(jù)分配空間，數(shù)據(jù)保存到目標(biāo)文件中。
數(shù)據(jù)段包含經(jīng)過初始化的全局變量以及它們的值。BSS段的大小從可執(zhí)行文件中得到，然后鏈接器得到這個(gè)大小的內(nèi)存塊，緊跟在數(shù)據(jù)段的后面。當(dāng)這個(gè)內(nèi)存進(jìn)入程序的地址空間后全部清零。包含數(shù)據(jù)段和BSS段的整個(gè)區(qū)段此時(shí)通常稱為數(shù)據(jù)區(qū)。
可執(zhí)行程序在運(yùn)行時(shí)又多出兩個(gè)區(qū)域：棧區(qū)和堆區(qū)。
**棧區(qū)：**由編譯器自動(dòng)釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量等。每當(dāng)一個(gè)函數(shù)被調(diào)用時(shí)，該函數(shù)的返回類型和一些調(diào)用的信息被存放到棧中。然后這個(gè)被調(diào)用的函數(shù)再為他的自動(dòng)變量和臨時(shí)變量在棧上分配空間。每調(diào)用一個(gè)函數(shù)一個(gè)新的棧就會(huì)被使用。棧區(qū)是從高地址位向低地址位增長(zhǎng)的，是一塊連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域，最大容量是由系統(tǒng)預(yù)先定義好的，申請(qǐng)的?？臻g超過這個(gè)界限時(shí)會(huì)提示溢出，用戶能從棧中獲取的空間較小。
**堆區(qū)：**用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，位于BSS和棧中間的地址區(qū)域。由程序員申請(qǐng)分配和釋放。堆是從低地址位向高地址位增長(zhǎng)，采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。頻繁的malloc/free造成內(nèi)存空間的不連續(xù)，產(chǎn)生碎片。當(dāng)申請(qǐng)堆空間時(shí)庫(kù)函數(shù)是按照一定的算法搜索可用的足夠大的空間。因此堆的效率比棧要低的多。
2.1.6 extern”C” 的作用
extern "C"的主要作用就是為了能夠正確實(shí)現(xiàn)C++代碼調(diào)用其他C語言代碼。加上extern "C"后，會(huì)指示編譯器這部分代碼按C語言的進(jìn)行編譯，而不是C++的。由于C++支持函數(shù)重載，因此編譯器編譯函數(shù)的過程中會(huì)將函數(shù)的參數(shù)類型也加到編譯后的代碼中，而不僅僅是函數(shù)名；而C語言并不支持函數(shù)重載，因此編譯C語言代碼的函數(shù)時(shí)不會(huì)帶上函數(shù)的參數(shù)類型，一般只包括函數(shù)名。
2.1.7頭文件聲明時(shí)加extern定義時(shí)不要加 因?yàn)閑xtern可以多次聲明，但只有一個(gè)定義
2.1.8函數(shù)參數(shù)壓棧順序，即關(guān)于stdcall和cdecl調(diào)用方式的理解
stdcall和cdecl都是函數(shù)調(diào)用約定關(guān)鍵字：
stdcall：參數(shù)由右向左壓入堆棧；堆棧由函數(shù)本身清理。
cdecl：參數(shù)也是由右向左壓入堆棧；但堆棧由調(diào)用者清理。
2.1.9重寫memcpy()函數(shù)需要注意哪些問題
2.1.10數(shù)組到底存放在哪里
2.1.11 struct和class的區(qū)別
相同點(diǎn)：
struct能包含成員函數(shù)嗎？ 能！
struct能繼承嗎？ 能??！
struct能實(shí)現(xiàn)多態(tài)嗎？ 能！??！
不同點(diǎn)：
（1）關(guān)于使用大括號(hào)初始化
class和struct如果定義了構(gòu)造函數(shù)，就不能用大括號(hào)進(jìn)行初始化了；若沒有定義，struct可以用大括號(hào)初始化，而class只有在所有成員變量全是public的情況下，才可以用大括號(hào)進(jìn)行初始化
（2）關(guān)于默認(rèn)權(quán)限訪問
class中默認(rèn)成員訪問權(quán)限是private,而struct的默認(rèn)訪問權(quán)限是public
（3）關(guān)于繼承方式
class中默認(rèn)繼承方式是private,而struct的默認(rèn)繼承方式是public，具體代碼如下
2.1.12 char和int之間的轉(zhuǎn)換
將字符char類型轉(zhuǎn)換成int整型
將字符串轉(zhuǎn)化成int
將int整型轉(zhuǎn)化成字符串型
2.1.13 static的用法（定義和用途）
全局靜態(tài)變量
在全局變量前加上關(guān)鍵字static，全局變量就定義成一個(gè)全局靜態(tài)變量.
靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，在整個(gè)程序運(yùn)行期間一直存在。
初始化：未經(jīng)初始化的全局靜態(tài)變量會(huì)被自動(dòng)初始化為0（自動(dòng)對(duì)象的值是任意的，除非他被顯式初始化）；
作用域：全局靜態(tài)變量在聲明他的文件之外是不可見的，準(zhǔn)確地說是從定義之處開始，到文件結(jié)尾。
局部靜態(tài)變量
在局部變量之前加上關(guān)鍵字static，局部變量就成為一個(gè)局部靜態(tài)變量。
內(nèi)存中的位置：靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)
初始化：未經(jīng)初始化的全局靜態(tài)變量會(huì)被自動(dòng)初始化為0（自動(dòng)對(duì)象的值是任意的，除非他被顯式初始化）；
作用域：作用域仍為局部作用域，當(dāng)定義它的函數(shù)或者語句塊結(jié)束的時(shí)候，作用域結(jié)束。但是當(dāng)局部靜態(tài)變量離開作用域后，并沒有銷毀，而是仍然駐留在內(nèi)存當(dāng)中，只不過我們不能再對(duì)它進(jìn)行訪問，直到該函數(shù)再次被調(diào)用，并且值不變；
靜態(tài)函數(shù)
在函數(shù)返回類型前加static，函數(shù)就定義為靜態(tài)函數(shù)。函數(shù)的定義和聲明在默認(rèn)情況下都是extern的，但靜態(tài)函數(shù)只是在聲明他的文件當(dāng)中可見，不能被其他文件所用。
函數(shù)的實(shí)現(xiàn)使用static修飾，那么這個(gè)函數(shù)只可在本cpp內(nèi)使用，不會(huì)同其他cpp中的同名函數(shù)引起沖突；
warning：不要再頭文件中聲明static的全局函數(shù)，不要在cpp內(nèi)聲明非static的全局函數(shù)，如果你要在多個(gè)cpp中復(fù)用該函數(shù)，就把它的聲明提到頭文件里去，否則cpp內(nèi)部聲明需加上static修飾；
類的靜態(tài)成員
在類中，靜態(tài)成員可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)共享，并且使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員還不會(huì)破壞隱藏的原則，即保證了安全性。因此，靜態(tài)成員是類的所有對(duì)象中共享的成員，而不是某個(gè)對(duì)象的成員。對(duì)多個(gè)對(duì)象來說，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員只存儲(chǔ)一處，供所有對(duì)象共用
類的靜態(tài)函數(shù)
靜態(tài)成員函數(shù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)成員一樣，它們都屬于類的靜態(tài)成員，它們都不是對(duì)象成員。因此，對(duì)靜態(tài)成員的引用不需要用對(duì)象名。
在靜態(tài)成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)中不能直接引用類中說明的非靜態(tài)成員，可以引用類中說明的靜態(tài)成員（這點(diǎn)非常重要）。如果靜態(tài)成員函數(shù)中要引用非靜態(tài)成員時(shí)，可通過對(duì)象來引用。從中可看出，調(diào)用靜態(tài)成員函數(shù)使用如下格式：<類名>::<靜態(tài)成員函數(shù)名>(<參數(shù)表>);
2.1.15const常量和#define的區(qū)別（編譯階段、安全性、內(nèi)存占用等）
編譯器處理不同
宏定義是一個(gè)“編譯時(shí)”概念，在預(yù)處理階段展開（在編譯時(shí)把所有用到宏定義值的地方用宏定義常量替換），不能對(duì)宏定義進(jìn)行調(diào)試，生命周期結(jié)束于編譯時(shí)期；
const常量是一個(gè)“運(yùn)行時(shí)”概念，在程序運(yùn)行使用，類似于一個(gè)只讀行數(shù)據(jù)
存儲(chǔ)方式不同
宏定義是直接替換，不會(huì)分配內(nèi)存，存儲(chǔ)與程序的代碼段中；
const常量需要進(jìn)行內(nèi)存分配
類型和安全檢查不同
宏定義是字符替換，沒有數(shù)據(jù)類型的區(qū)別，同時(shí)這種替換沒有類型安全檢查，可能產(chǎn)生邊際效應(yīng)等錯(cuò)誤；
const常量是常量的聲明，有類型區(qū)別，需要在編譯階段進(jìn)行類型檢查
2.1.16 volatile作用和用法
作用：
Volatile意思是“易變的”，應(yīng)該解釋為“直接存取原始內(nèi)存地址”比較合適。 “易變”是因?yàn)橥庠谝蛩匾鸬?，像多線程，中斷等；
C語言書籍這樣定義volatile關(guān)鍵字：volatile提醒編譯器它后面所定義的變量隨時(shí)都有可能改變，因此編譯后的程序每次需要存儲(chǔ)或讀取這個(gè)變量的時(shí)候，告訴編譯器對(duì)該變量不做優(yōu)化，都會(huì)直接從變量?jī)?nèi)存地址中讀取數(shù)據(jù)，從而可以提供對(duì)特殊地址的穩(wěn)定訪問。。如果沒有volatile關(guān)鍵字，則編譯器可能優(yōu)化讀取和存儲(chǔ)，可能暫時(shí)使用寄存器中的值，如果這個(gè)變量由別的程序更新了的話，將出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。（簡(jiǎn)潔的說就是：volatile關(guān)鍵詞影響編譯器編譯的結(jié)果，用volatile聲明的變量表示該變量隨時(shí)可能發(fā)生變化，與該變量有關(guān)的運(yùn)算，不要進(jìn)行編譯優(yōu)化，以免出錯(cuò)）
下面是volatile變量的幾個(gè)例子：
1). 并行設(shè)備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器）
2). 一個(gè)中斷服務(wù)子程序中會(huì)訪問到的非自動(dòng)變量(Non-automatic variables)
3). 多線程應(yīng)用中被幾個(gè)任務(wù)共享的變量
回答不出這個(gè)問題的人是不會(huì)被雇傭的。我認(rèn)為這是區(qū)分C程序員和嵌入式系統(tǒng)程序員的最基本的問題。嵌入式系統(tǒng)程序員經(jīng)常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求volatile變量。不懂得volatile內(nèi)容將會(huì)帶來災(zāi)難。
幾個(gè)問題：
1)一個(gè)參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎？
可以的，例如只讀的狀態(tài)寄存器。它是volatile因?yàn)樗赡鼙灰庀氩坏降馗淖?。它是const因?yàn)槌绦虿粦?yīng)該試圖去修改它。
2) 一個(gè)指針可以是volatile 嗎？
可以，當(dāng)一個(gè)中服務(wù)子程序修改一個(gè)指向buffer的指針時(shí)。
3). 下面的函數(shù)有什么錯(cuò)誤：
這段代碼的目的是用來返指針ptr指向值的平方，但是，由于ptr指向一個(gè)volatile型參數(shù)，編譯器將產(chǎn)生類似下面的代碼：
由于*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結(jié)果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：
注意：頻繁地使用volatile很可能會(huì)增加代碼尺寸和降低性能,因此要合理的使用volatile。
2.1.17 有常量指針 指針常量 常量引用 沒有 引用常量
1.指針：指針代表一個(gè)變量的地址；
例如：
2.引用：引用即針對(duì)一個(gè)變量的別名，引用必須被初始化，引用作為參數(shù)(形參)時(shí)，不會(huì)像指針一樣使用存儲(chǔ)單元，更不會(huì)像值傳遞一樣創(chuàng)建該參數(shù)的副本，提高空間/時(shí)間效率。
例如：int a=2,&b = a;
3.常量引用：格式為 const 變量類型 &變量名，當(dāng)聲明該引用時(shí)，不可通過引用對(duì)其目標(biāo)變量的值進(jìn)行修改，變量自身可以修改，可用于保證函數(shù)內(nèi)形參不可更改，也就是保證傳入的實(shí)參為常量。
4.指向常量的指針：（《C++ Primer》書中名字是指向常量的指針，網(wǎng)上的叫法是“常量指針”），const int *p;其本質(zhì)為一個(gè)指針，因?yàn)樵撝羔樦赶蛞粋€(gè)常量，所以不能通過該指針修改常量的值，但該指針指向的也可為變量，重點(diǎn)在于不能通過該指針修改指向變量(常量)的值；
5.常量指針：（《C++ Primer》書中名字是常量指針，網(wǎng)上的叫法是“指針常量”）,int* const p;其本質(zhì)為一個(gè)常量，所以其指向的值可以改變，但是由于指針為常量，所以聲明時(shí)必須初始化，且初始化后存放在指針中那個(gè)地址不可改變，此地址對(duì)應(yīng)的非常量值仍可被改變。
總結(jié)： const在 * 的左邊，則為指向常量的指針，即指針指向的變量的值不可直接通過指針改變（可以通過其他途徑改變）；const在 * 的右邊，則為常量指針，即指針的指向不可變。簡(jiǎn)記為const的 “左定值，右定向”。
2.1.19 c/c++中變量的作用域
對(duì)局部變量的兩點(diǎn)說明：
1)main() 也是一個(gè)函數(shù)，在 main() 內(nèi)部定義的變量也是局部變量，只能在 main() 函數(shù)內(nèi)部使用。
2)形參也是局部變量，將實(shí)參傳遞給形參的過程，就是用實(shí)參給局部變量賦值的過程，它和a=b; sum=m+n;這樣的賦值沒有什么區(qū)別。
全局變量：
全局變量的默認(rèn)作用域是整個(gè)程序，也就是所有的代碼文件，包括源文件（.c文件）和頭文件（.h文件）。如果給全局變量加上 static 關(guān)鍵字，它的作用域就變成了當(dāng)前文件，在其它文件中就無效了。我們目前編寫的代碼都是在一個(gè)源文件中，所以暫時(shí)不用考慮 static 關(guān)鍵字.
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