服务器开发自我修养专栏-CPP要点

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C++

参考: 看之前一个哥们总结的c++要点 https://interview.huihut.com/

  • new 和 delete 为什么要配对用:

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      class A{
      //...
      };
      A *pa = new A();
      A *pas = new A[NUM]();

    • delete []pas; //详细流程: delete[] pas 用来释放pas指向的内存！！还逐一调用数组中每个对象的destructor！！

    • delete []pa; //会发生什么, 答案是调用未知次数的A的析构函数. 因为delete[]会去通过pa+offset找一个基于pa的偏移量找一个内存里的数据, 他假定这个内存里放了要调用析构的次数n这个数据, 而这个内存里到底是多少是未知的.
    • delete pas; //哪些指针会变成野指针, 答案是pas和A[0]中的指针会变成野指针. 因为只有这两个指针指向的内存被释放了, 也就是说, 仅释放了pas指针指向的这个数组的全部内存空间, 以及只调用了a[0]对象的析构函数
  • cqq vec set map list
  • map的[]和insert的区别?
    • insert 含义是：如果key存在，则插入失败，如果key不存在，就创建这个key－value。实例: map.insert((key, value))
    • 利用下标操作的含义是：如果这个key存在，就更新value；如果key不存在，就创建这个key－value对 实例：map[key] = value
  • vector的resize和reserve的区别?
    • 总结:
      • resize既分配了空间，也创建了对象，可以通过下标访问。当new_size大于原size, 则resize既修改capacity大小，也修改size大小。否则只修改size大小.
      • reserve只分配了空间, 也就是说它只修改capacity大小，不修改size大小, 若 new_cap 小于等于当前的 capacity(), 它啥也不干.
    • resize: 重设容器大小以容纳 count 个元素。
      若当前大小大于 count ，则减小容器为其首 count 个元素。
      若当前大小小于 count:
      • 则后附额外的默认插入的元素
      • 则后附额外的 value 的副本
    • reserve: 增加 vector 的容量到大于或等于 new_cap 的值。若 new_cap 大于当前的 capacity() ，则分配新存储，否则该方法不做任何事。reserve() 不更改 vector 的 size 。若 new_cap 大于 capacity() ，则所有迭代器，包含尾后迭代器和所有到元素的引用都被非法化。否则，没有迭代器或引用被非法化。
  • 字节对齐

  • 定位new 

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      #include <iostream>
      using namespace std;
      int main() {
          char buffer[512];   //chunk of memory内存池
          int *p2, *p3;
          //定位new:
          p2 = new (buffer) int[10];
          p2[0] = 99;
          p2[1] = 88;
          cout << "buffer = " <<(void *)buffer << endl; //内存池地址
          cout << "p2 = " << p2 << endl;             //定位new指向的地址
          cout << "p2[0] = " << p2[0] << endl;
          p3 = new (buffer) int[2];
          p3[0] = 1;
          p3[1] = 2;
          cout << "p3 = " << p3 << endl;
          cout << "p2[0] = " << p2[0] << endl;
          cout << "p2[1] = " << p2[1] << endl;
          cout << "p2[2] = " << p2[2] << endl;
          cout << "p2[3] = " << p2[3] << endl;
          return 0;
      }

      结果发现p3和p2还有buffer都是使用同样的内存地址，符合指定地址的内存块，而且p3在指定位置覆盖了p2的前两处的值。

  • c++一个空类会生成什么 (答: 默认构造/析构(非虚)/赋值运算符/默认拷贝/取地址/const取地址)

  • 虚函数（virtual）可以是内联函数（inline）吗？

    • 虚函数可以是内联函数，内联是可以修饰虚函数的，但是当虚函数表现多态性的时候不能内联。
    • 内联是在编译器建议编译器内联，而虚函数的多态性在运行期，编译器无法知道运行期调用哪个代码，因此虚函数表现为多态性时（运行期）不可以内联。
    • inline virtual 唯一可以内联的时候是：编译器知道所调用的对象是哪个类（如 Base::who()），这只有在编译器具有实际对象而不是对象的指针或引用时才会发生。
      虚函数内联使用:
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      // 此处的虚函数 who()，是通过类（Base）的具体对象（b）来调用的，
      // 编译期间就能确定了，所以它可以是内联的，
      // 但最终是否内联取决于编译器。 
      Base b;
      b.who();

      // 此处的虚函数是通过指针调用的，呈现多态性，
      // 需要在运行时期间才能确定，所以不能为内联。  
      Base *ptr = new Derived();
      ptr->who();

  • 虚函数指针、虚函数表

    • 虚函数指针：在含有虚函数类的对象中，指向虚函数表，在运行时确定。
    • 虚函数表：在程序内存的只读数据段（.rodata section，见：CPP目标文件内存布局），存放虚函数指针，如果派生类实现了基类的某个虚函数，则在虚表中覆盖原本基类的那个虚函数指针，在编译时根据类的声明创建。
    • virtual修饰符:
      如果一个类是局部变量则该类数据存储在栈区，如果一个类是通过new/malloc动态申请的，则该类数据存储在堆区。
      如果该类是virutal继承而来的子类，则该类的虚函数表指针和该类其他成员一起存储。虚函数表指针指向只读数据段中的类虚函数表，虚函数表中存放着一个个函数指针，函数指针指向代码段中的具体函数。

  • 内存泄漏的工具 vargrid..? 还有啥工具

  • 了解ASAN查找内存越界问题
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  • C++ 的动态多态怎么实现的？
  • C++ 的构造函数可以是虚函数吗？
  • 无锁队列原理是否一定比有锁快?(不一定, 如果临界区小因为有上下文切换则mutex慢, 再来看lockfree的spin，一般都遵循一个固定的格式：先把一个不变的值X存到某个局部变量A里，然后做一些计算，计算/生成一个新的对象，然后做一个CAS操作，判断A和X还是不是相等的，如果是，那么这次CAS就算成功了，否则再来一遍。如果上面这个loop里面“计算/生成一个新的对象”非常耗时并且contention很严重，那么lockfree性能有时会比mutex差。另外lockfree不断地spin引起的CPU同步cacheline的开销也比mutex版本的大。关于ABA问题)

编译过程

  1. 预处理(Preprocessing): 做一些类似于将所有的#define删除，并且展开所有的宏定义的操作, 然后生成hello.i
  2. 编译(Compilation): 编译过程就是把预处理完的文件进行一系列的词法分析，语法分析，语义分析及优化后生成相应的汇编代码。得到hello.a
  3. 汇编(Assembly): 汇编器是将汇编代码转变成机器可以执行的命令，每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。汇编相对于编译过程比较简单，根据汇编指令和机器指令的对照表一一翻译即可。得到hello.o
  4. 链接(Linking): 通过调用链接器ld来链接程序运行需要的一大堆目标文件，以及所依赖的其它库文件，最后生成可执行文件
    • 静态链接: 指在编译阶段直接把静态库加入到可执行文件中去，这样可执行文件会比较大
    • 动态链接: 指链接阶段仅仅只加入一些描述信息，而程序执行时再从系统中把相应动态库加载到内存中去。

目标文件

编译器编译源代码后生成的文件叫做目标文件。目标文件从结构上讲，它是已经编译后的可执行文件格式，只是还没有经过链接的过程，其中可能有些符号或有些地址还没有被调整。

可执行文件（Windows 的 .exe 和 Linux 的 ELF）、动态链接库（Windows 的 .dll 和 Linux 的 .so）、静态链接库（Windows 的 .lib 和 Linux 的 .a）都是按照可执行文件格式存储（Windows 按照 PE-COFF，Linux 按照 ELF）

目标文件格式:

  • Windows 的 PE（Portable Executable），或称为 PE-COFF，.obj 格式
  • Linux 的 ELF（Executable Linkable Format），.o 格式
  • Intel/Microsoft 的 OMF（Object Module Format）
  • Unix 的 a.out 格式
  • MS-DOS 的 .COM 格式

PE 和 ELF 都是 COFF（Common File Format）的变种

CPP目标文件内存布局

段功能
File Header文件头，描述整个文件的文件属性（包括文件是否可执行、是静态链接或动态连接及入口地址、目标硬件、目标操作系统等）
.text section代码段，执行语句编译成的机器代码
.data section数据段，已初始化的全局变量和局部静态变量
.bss sectionBSS 段（Block Started by Symbol），未初始化的全局变量和局部静态变量（因为默认值为 0，所以只是在此预留位置，不占空间）
.rodata section只读数据段，存放只读数据，一般是程序里面的只读变量（如 const 修饰的变量）和字符串常量
.comment section注释信息段，存放编译器版本信息
.note.GNU-stack section堆栈提示段