C++高频知识点（六）

26. 说说malloc/free 和 new/delete区别

至少要知道标注绿色的这四项

27. 在C++程序中调用被C语言修饰的函数，为什么要加extern “C”

示例：
假设你有一个C函数库，其中有一个函数void foo();。在C中，你可以直接在头文件中声明这个函数：

// C头文件：mylib.h  
void foo();

但是，如果你在C++程序中使用这个头文件，你需要告诉C++编译器这个函数是C风格的：

// C++源文件：main.cpp  
extern "C" {  
#include "mylib.h"  
}  
  
int main() {  
    foo();  
    return 0;  
}

或者，你也可以在C头文件中使用extern “C”：

// 修改后的C头文件：mylib.h（兼容C++）  
#ifdef __cplusplus  
extern "C" {  
#endif  
  
void foo();  
  
#ifdef __cplusplus  
}  
#endif

这样，无论你的C++程序如何包含这个头文件，它都会知道foo()是一个C风格的函数。

28. 什么是内存泄漏？什么是野指针？什么是内存越界？如何避免？

裸指针（Raw Pointer）是 C++ 中最基础的指针类型，它直接指向内存地址，不提供任何智能功能或内存管理功能。裸指针是与 智能指针（如 std::unique_ptr、std::shared_ptr 等）相对的概念。

1. 裸指针的定义
   裸指针就是没有附加任何智能功能的普通指针，它只是一个指向内存的地址，不会自动管理资源的生命周期。裸指针的最常见用途是指向动态分配的内存或者数组中的元素。

int* p = nullptr;  // 裸指针，初始化为空指针

2. 裸指针的特点

• 直接指向内存：裸指针直接存储对象的地址或内存位置。
• 没有内存管理：裸指针不负责管理其所指向的内存（例如，自动释放内存）。这意味着程序员需要手动管理内存的分配和释放。
• 不提供安全检查：裸指针不会检查访问无效内存或空指针的行为，导致程序容易发生悬挂指针、空指针解引用等错误。

悬挂指针：如果裸指针指向的内存已经被释放（例如，delete 后），但是指针仍然指向这个已释放的地址，就会造成 悬挂指针，这种指针是非法的，解引用它会导致未定义行为。

野指针和悬挂指针是指向无效内存地址的指针，通常它们是可以互换使用的术语，尤其在日常的讨论中。

29. 内联函数有什么优点？内联函数和宏定义的区别

内联函数（inline function）是C++中的一种优化机制，建议编译器在调用该函数时，将函数代码直接插入到调用点，而不是进行一般的函数调用。这样可以减少函数调用的开销，提高程序的执行效率。

内联函数的优点和与宏定义的区别如下：

内联函数的优点

1. 消除函数调用开销：内联函数通过将函数代码直接插入到调用点，避免了普通函数调用时的参数压栈、跳转和返回等开销。
2. 增强代码可读性和可维护性：相比宏定义，内联函数具有函数的特性，支持类型检查和作用域规则，使代码更加安全和可读。
3. 允许调试：内联函数可以在调试过程中正确地设置断点和查看堆栈信息，而宏定义展开的代码则无法直接调试。
4. 支持多态性：内联函数可以是成员函数，支持类的继承和多态特性，而宏定义则不能。

内联函数和宏定义的区别

内联函数

#include <iostream>

inline int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::cout << "Sum: " << add(3, 4) << std::endl; // 输出: Sum: 7
    return 0;
}

宏定义

#include <iostream>

#define ADD(a, b) ((a) + (b))

int main() {
    std::cout << "Sum: " << ADD(3, 4) << std::endl; // 输出: Sum: 7
    return 0;
}

注意：这里有两个额外的括号。这些括号在某些情况下是必要的，以确保宏的正确扩展和计算。否则，例如：你使用了像ADD(i++, j)这样的表达式，那么结果可能会与预期的不同。使用括号可以避免这种“运算符优先级”的问题

内联函数的类型检查和作用域

#include <iostream>

inline int square(int x) {
    return x * x;
}

int main() {
    std::cout << "Square: " << square(5) << std::endl; // 输出: Square: 25
    // std::cout << "Square: " << square("5") << std::endl; // 编译错误：类型不匹配
    return 0;
}

宏定义的类型问题

#include <iostream>

#define SQUARE(x) ((x) * (x))

int main() {
    std::cout << "Square: " << SQUARE(5) << std::endl; // 输出: Square: 25
    std::cout << "Square: " << SQUARE("5") << std::endl; // 运行时错误，文本替换后类型不匹配
    return 0;
}

30. 什么时候要用虚析构函数

没有虚析构函数的情况

#include <iostream>

class Base {
public:
    Base() { std::cout << "Base constructor\n"; }
    ~Base() { std::cout << "Base destructor\n"; }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() { std::cout << "Derived constructor\n"; }
    ~Derived() { std::cout << "Derived destructor\n"; }
};

int main() {
    Base* obj = new Derived();
    delete obj;  // 只调用了Base的析构函数，未调用Derived的析构函数
    return 0;
}

使用虚析构函数的情况

#include <iostream>

class Base {
public:
    Base() { std::cout << "Base constructor\n"; }
    virtual ~Base() { std::cout << "Base destructor\n"; }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() { std::cout << "Derived constructor\n"; }
    ~Derived() { std::cout << "Derived destructor\n"; }
};

int main() {
    Base* obj = new Derived();
    delete obj;  // 调用了Base和Derived的析构函数
    return 0;
}

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