C++

C++内存管理？

内存分成5个区，他们分别是堆、栈、全局/静态存储区和常量存储区和代码区

静态存储区：内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。它主要存放静态数据（局部static变量，全局static变量）、全局变量和常量。

栈区：在执行函数时，函数（包括main函数）内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。（任何变量都处于栈区，例如int a[] = {1, 2},变量a处于栈区。数组的内容也存在于栈区。）

堆区：亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意大小的内存，程序员自己负责在适当的时候用free或delete释放内存。动态内存的生存期可以由我们决定，如果我们不释放内存，程序将在最后才释放掉动态内存。 但是，良好的编程习惯是：如果某动态内存不再使用，需要将其释放掉，并立即将指针置位NULL，防止产生野指针。

文字常量区：常量字符串放在这里，程序结束后由系统释放。

程序代码区：存放函数体的二进制代码。

malloc与new的区别？

1：new建立的是一个对象，malloc分配的是一块内存区域，用指针来访问，并且可以在区域里面移动指针；

2：对于内部数据类型，由于其没有构造函数和析构函数的要求，对于内部数据类型来讲，malloc/free和new/delete的作用是等价的，都是用来申请动态内存和释放内存。

在new一个对象的时候，首先会调用malloc为对象分配内存空间，然后调用对象的构造函数。delete会调用对象的析构函数，然后调用free回收内存。

new与malloc都会分配空间，但是new还会调用对象的构造函数进行初始化，malloc需要给定空间大小，而new只需要对象名。

既然有了malloc/free，C++中为什么还需要new/delete呢？

malloc/free和new/delete都是用来申请内存和回收内存的。
在对非基本数据类型的对象使用的时候，对象创建的时候还需要执行构造函数，销毁的时候要执行析构函数。而malloc/free是库函数，是已经编译的代码，所以不能把构造函数和析构函数的功能强加给malloc/free。

野指针？

野指针不同于空指针，空指针是指一个指针的值为null，而野指针的值并不为null，野指针会指向一段实际的内存，只是它指向哪里我们并不知情，或者是它所指向的内存空间已经被释放，所以在实际使用的过程中，我们并不能通过指针判空去识别一个指针是否为野指针。

1. 指针变量的值未被初始化： 声明一个指针的时候，没有显示的对其进行初始化，那么该指针所指向的地址空间是乱指一气的。
2. 指针所指向的地址空间已经被free或delete：在堆上malloc或者new出来的地址空间，如果已经free或delete，那么此时堆上的内存已经被释放，但是指向该内存的指针如果没有人为的修改过，那么指针还会继续指向这段堆上已经被释放的内存，这时还通过该指针去访问堆上的内存，就会造成不可预知的结果，给程序带来隐患，所以良好的编程习惯是：内存被free或delete后，指向该内存的指针马上置空。
3. 指针操作超越了作用域。

内存泄漏？

动态分配内存所开辟的空间，在使用完毕后未手动释放，导致一直占据该内存，即为内存泄漏。

造成内存泄漏的几种原因：

1）类的构造函数和析构函数中new和delete没有配套

2）在释放对象数组时没有使用delete[]，使用了delete

3）没有将基类的析构函数定义为虚函数，当基类指针指向子类对象时，如果基类的析构函数不是virtual，那么子类的析构函数将不会被调用，子类的资源没有正确释放，因此造成内存泄露

4）没有正确的清楚嵌套的对象指针

避免方法：

malloc/free要配套
使用智能指针；
将基类的析构函数设为虚函数；

智能指针(shared_ptr、weak_ptr、unique_ptr)？

C++中的智能指针有auto_ptr,shared_ptr,weak_ptr和unique_ptr。智能指针其实是将指针进行了封装，可以像普通指针一样进行使用，同时可以自行进行释放，避免忘记释放指针指向的内存地址造成内存泄漏。

auto_ptr是较早版本的智能指针，在进行指针拷贝和赋值的时候，新指针直接接管旧指针的资源并且将旧指针指向空，但是这种方式在需要访问旧指针的时候，就会出现问题。

unique_ptr是auto_ptr的一个改良版，不能赋值也不能拷贝，保证一个对象同一时间只有一个智能指针。

shared_ptr可以使得一个对象可以有多个智能指针，当这个对象所有的智能指针被销毁时就会自动进行回收。（内部使用计数机制进行维护）

weak_ptr是为了协助shared_ptr而出现的。它不能访问对象，只能观测shared_ptr的引用计数，防止出现死锁。

写一个shared_ptr？

C++多态？

面向对象的三大特性是：封装，继承和多态。

封装：隐藏了类的实现细节和成员数据，实现了代码模块化，如类里面的private和public；
继承：使得子类可以复用父类的成员和方法，实现了代码重用；
多态：则是“一个接口，多个实现”，通过父类调用子类的成员，实现了接口重用，如父类的指针指向子类的对象。

C++ 多态包括编译时多态和运行时多态，编译时多态体现在函数重载和模板上，运行时多态体现在虚函数上。

虚函数：在基类的函数前加上virtual关键字，在派生类中重写该函数，运行时将会根据对象的实际类型来调用相应的函数。如果对象类型是派生类，就调用派生类的函数；如果对象类型是基类，就调用基类的函数。

虚函数相关（虚函数表，虚函数指针），虚函数如何实现？

C++的虚函数是实现多态的机制。它是通过虚函数表实现的，虚函数表是每个类中存放虚函数地址的指针数组，类的实例在调用函数时会在虚函数表中寻找函数地址进行调用，如果子类覆盖了父类的函数，则子类的虚函数表会指向子类实现的函数地址，否则指向父类的函数地址。一个类的所有实例都共享同一张虚函数表。

static关键字

static的意思是静态的，可以用来修饰变量，函数和类成员。

变量：被static修饰的变量就是静态变量，它会在程序运行过程中一直存在，会被放在静态存储区。局部静态变量的作用域在函数体中，全局静态变量的作用域在这个文件里。

函数：被static修饰的函数就是静态函数，静态函数只能在本文件中使用，不能被其他文件调用，也不会和其他文件中的同名函数冲突。

类：而在类中，被static修饰的成员变量是类静态成员，这个静态成员会被类的多个对象共用。被static修饰的成员函数也属于静态成员，不是属于某个对象的，访问这个静态函数不需要引用对象名，而是通过引用类名来访问。

【note】**静态成员函数要访问非静态成员时，要用过对象来引用。**局部静态变量在函数调用结束后也不会被回收，会一直在程序内存中，直到该函数再次被调用，它的值还是保持上一次调用结束后的值。

注意和const的区别。const强调值不能被修改，而static强调唯一的拷贝，对所有类的对象都共用。

const

const修饰类的成员变量时，表示常量不能被修改。
const修饰类的成员函数，表示该函数不会修改类中的数据成员，不会调用其他非const的成员函数。

volatile

volatile的本意是“易变的” 因为访问寄存器要比访问内存单元快的多,所以编译器一般都会作减少存取内存的优化，但有可能会读脏数据。当要求使用volatile声明变量值的时候，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，系统总是重新从它所在的内存读取数据，不能重复使用放在cache或寄存器中的备份。即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。

答：volatile关键词的作用是影响编译器编译的结果，用volatile声明的变量表示该变量随时可能发生变化，与该变量有关的运算，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，以免出错。

为了在多线程处理器环境下能保证共享变量的可见性（在多线程情况下，读和写发生在不同的线程中，而读线程未能及时的读到写线程写入的最新的值）。
const 可以是 volatile （如只读的状态寄存器）、指针可以是 volatile。

extern

声明extern关键字的全局变量和函数可以使得它们能够跨文件被访问。