61-70==c++知识点

61、new和malloc的区别？

• 1、 new/delete是C++关键字，需要编译器支持。malloc/free是库函数，需要头文件支持；
• 2、 使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小，编译器会根据类型信息自行计算。而malloc则需要显式地指出所需内存的尺寸
• 3、** new操作符内存分配成功时，返回的是对象类型的指针**，类型严格与对象匹配，无须进行类型转换，故new是符合类型安全性的操作符。**而malloc内存分配成功则是返回void * **，需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。
• 4、 new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常。malloc分配内存失败时返回NULL。
• 5、 new会先调用operator new函数，申请足够的内存（通常底层使用malloc实现）。然后调用类型的构造函数，初始化成员变量，最后返回自定义类型指针。delete先调用析构函数，然后调用operator delete函数释放内存（通常底层使用free实现）。malloc/free是库函数，只能动态的申请和释放内存，无法强制要求其做自定义类型对象构造和析构工作。

62、delete p、delete [] p、allocator都有什么作用？

• 1、 动态数组管理new一个数组时，[]中必须是一个整数，但是不一定是常量整数，普通数组必须是一个常量整数；
• 2、 new动态数组返回的并不是数组类型，而是一个元素类型的指针；
• 3、 delete[]时，数组中的元素按逆序的顺序进行销毁；
• 4、 **new在内存分配上面有一些局限性，new的机制是将内存分配和对象构造组合在一起，**同样的，delete也是将对象析构和内存释放组合在一起的。allocator将这两部分分开进行，allocator申请一部分内存，不进行初始化对象，只有当需要的时候才进行初始化操作。

63、new和delete的实现原理， delete是如何知道释放内存的大小的额？

• 1、 new简单类型直接调用operator new分配内存；
  而对于复杂结构，先调用operator new分配内存，然后在分配的内存上调用构造函数；
  对于简单类型，new[]计算好大小后调用operator new；
  对于复杂数据结构，new[]先调用operator new[]分配内存，然后在p的前四个字节写入数组大小n，然后调用n次构造函数，针对复杂类型，new[]会额外存储数组大小；
  • ① new表达式调用一个名为operator new(operator new[])函数，分配一块足够大的、原始的、未命名的内存空间；
  • ② 编译器运行相应的构造函数以构造这些对象，并为其传入初始值；
  • ③ 对象被分配了空间并构造完成，返回一个指向该对象的指针。
• 2、delete简单数据类型默认只是调用free函数；复杂数据类型先0调用析构函数再调用operator delete；针对简单类型，delete和delete[]等同。假设指针p指向new[]分配的内存。因为要4字节存储数组大小，实际分配的内存地址为[p-4]，系统记录的也是这个地址。delete[]实际释放的就是p-4指向的内存。而delete会直接释放p指向的内存，这个内存根本没有被系统记录，所以会崩溃。
• 3、需要在 new [ ] 一个对象数组时，需要保存数组的维度，C++ 的做法是在分配数组空间时多分配了 4 个字节的大小，专门保存数组的大小，在 delete [] 时就可以取出这个保存的数，就知道了需要调用析构函数多少次了。

64、malloc申请的存储空间能用delete释放吗

• 不能，malloc /free主要为了兼容C，new和delete 完全可以取代malloc /free的。
• malloc /free的操作对象都是必须明确大小的，而且不能用在动态类上。
• new 和delete会自动进行类型检查和大小，malloc/free不能执行构造函数与析构函数，所以动态对象它是不行的。
• 当然从理论上说使用malloc申请的内存是可以通过delete释放的。不过一般不这样写的。而且也不能保证每个C++的运行时都能正常。

65、malloc与free的实现原理？

• 1、 在标准C库中，提供了malloc/free函数分配释放内存，这两个函数底层是由brk（data段）、mmap（共享）、munmap这些系统调用实现的;
• 2、 brk是将数据段(.data)的最高地址指针_edata往高地址推,mmap是在进程的虚拟地址空间中（堆和栈中间（共享），称为文件映射区域的地方）找一块空闲的虚拟内存。这两种方式分配的都是虚拟内存，没有分配物理内存。在第一次访问已分配的虚拟地址空间的时候，发生缺页中断，操作系统负责分配物理内存，然后建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系；
• 4、 malloc是从堆里面申请内存，也就是说函数返回的指针是指向堆里面的一块内存。操作系统中有一个记录空闲内存地址的链表。当操作系统收到程序的申请时，就会遍历该链表，然后就寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后就将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。

66、malloc、realloc、calloc的区别

• 1. malloc函数

  void* malloc(unsigned int num_size);
  
  int* p=(int*)malloc(20*sizeof(int));申请20个int类型的空间
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• 2. calloc函数

  void* calloc(size_t n,size_t size);
  
  int* p1=calloc(20,sizeof(int));
  1
  2
  3

  
  省去了人为空间计算；malloc申请的空间的值是随机的，calloc申请的空间的值是初始化为0；
• 3. realloc函数

  void realloc(void* p,size_t new_size);
  1

  给动态分配的空间额外的空间，用于扩充容量。

67、类成员初始化方式？构造函数的执行顺序 ？为什么用成员初始化列表（形参列表）会快一些？

• 1. 赋值初始化，通过在函数体内进行初始化；列表初始化，在冒号后使用初始化列表进行初始化。
     • 这两种方式的区别在于：
  • 对于对于在函数体中初始化,是在所有的数据成员被分配内存空间后才进行的。
  • 列表初始化是给数据成员分配内存空间时就进行初始化，就是说分配一个数据成员只要冒号后有此数据成员的赋值表达式(此表达式必须是括号赋值表达式),那么分配了内存空间后在进入函数体之前给数据成员赋值，就是说初始化这个数据成员此时函数体还未执行。
• 2. 一个派生类构造函数的执行顺序如下：
  • ① 虚拟基类的构造函数（多个虚拟基类则按照继承的顺序执行构造函数）。
  • ② 基类的构造函数（多个普通基类也按照继承的顺序执行构造函数）。
  • ③ 类类型的成员对象的构造函数（按照初始化顺序）
  • ④ 派生类自己的构造函数。
• 3. 方法一是在构造函数当中做赋值的操作，而方法二是做纯粹的初始化操作。我们都知道，C++的赋值操作是会产生临时对象的。临时对象的出现会降低程序的效率。

68、成员列表初始化？

• 1. 必须使用成员初始化的四种情况
  • ① 当初始化一个引用成员时；
  • ② 当初始化一个常量成员时；
  • ③ 当调用一个基类的构造函数，而它拥有一组参数时；
  • ④ 当调用一个成员类的构造函数，而它拥有一组参数时；
• 2. 成员初始化列表做了什么\
  • ① 编译器会一一操作初始化列表，以适当的顺序在构造函数之内安插初始化操作，并且在任何显示用户代码之前；
  • ② list中的项目顺序是由类中的成员声明顺序决定的，不是由初始化列表的顺序决定的；

69、什么是内存泄露，如何检测与避免

• 内存泄露
  • **一般我们常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。**堆内存是指程序从堆中分配的，大小任意的(内存块的大小可以在程序运行期决定)内存块，使用完后,必须显式释放的内存。。应用程序般使用malloc,、realloc、
    new等函数从堆中分配到块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块，否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了(申请用完后，一定要释放，不然就是内存泄漏)
• 避免内存泄露的几种方式：
  • 计数法：使用new或者malloc时，让该数+1，delete或free时，该数-1，程序执行完打印这个计数，如果不为0则表示存在内存泄露
  • 一定要将基类的析构函数声明为虚函数（如果基类的析构函数不是虚函数，在我们使用多态的情况下，我们在delete 基类对象并不会释放派生类的资源，只会释放基类的资源）
  • 对象数组的释放一定要用delete []
  • 有new就有delete，有malloc就有free，保证它们一定成对出现
• 检测工具
  • Linux下可以使用Valgrind工具
  • Windows下可以使用CRT库

70、对象复用的了解，零拷贝的了解

• 对象复用
  • 对象复用其本质是一种设计模式：Flyweight享元模式。
  • 通过将对象存储到“对象池”中实现对象的重复利用，这样可以避免多次创建重复对象的开销，节约系统资源。
• 零拷贝
  • 零拷贝就是一种避免 CPU 将数据从一块存储拷贝到另外一块存储的技术。(DMA?)
  • 零拷贝技术可以减少数据拷贝和共享总线操作的次数。
  • 在C++中，vector的一个成员函数emplace_back()很好地体现了零拷贝技术，它跟push_back()函数一样可以将一个元素插入容器尾部，区别在于：使用push_back()函数需要调用拷贝构造函数和转移构造函数，而使用emplace_back()插入的元素原地构造，不需要触发拷贝构造和转移构造，效率更高。

#include 
#include 
#include 
using namespace std;
struct Person{
	string name;
	int age;
	//初始构造函数
	Person(String p_name,int p_age):name(p_name),age(p_age)
	{
		cout<<"I have been constructed"<<endl;
	}
	//拷贝构造函数
	//std::move是将对象的状态或者所有权从一个对象转移到另一个对象，只是转移，没有内存的搬迁或者内存拷贝。
	Person(const Person& other):name(std::move(other.name)),age(other.age)
	{
		cout<<"I have been copy construct"<<endl;
	}
	//转移构造函数
	//右值引用(&&)
	Person(Person&& other):name(std::move(other.name)),age(other.age)
	{
		cout<<"I have been moved"<<endl;
	}
}; 
int main()
{
	 vector<Person> e;
	 cout << "emplace_back:" <<endl;
	 e.emplace_back("Jane", 23); //不用构造类对象
	 
	  vector<Person> p;
	  cout << "push_back:"<<endl;
	  p.push_back(Person("Mike",36));
	  return 0;
}
//输出结果：
//emplace_back:
//I have been constructed

//push_back:
//I have been constructed
//I am being moved.
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