腾讯技术岗位笔试&面试题(三)

说在前面

本篇文章是腾讯技术面试题目汇总第三篇 。

后续将持续推出互联网大厂，如阿里，腾讯，百度，美团，头条等技术面试题目，以及答案和分析。

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最近有点忙，所以更新的比较忙一些

1.野指针是什么？如何检测内存泄漏？

野指针：指向内存被释放的内存或者没有访问权限的内存的指针。
"野指针"的成因主要有3种：
- 指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。所以，指针变量在创建的同时应当被初始化，要么将指针设置为NULL，要么让它指向合法的内存。例如
  char *p = NULL;
  char *str = new char(100);
- 指针p被free或者delete之后，没有置为NULL；
- 指针操作超越了变量的作用范围。
如何避免野指针：
- 对指针进行初始化
- 将指针初始化为NULL。 char * p = NULL;
- 用malloc分配内存 char * p = (char * )malloc(sizeof(char));
- 用已有合法的可访问的内存地址对指针初始化 char num[ 30] = {0};
  
  char *p = num;
- 指针用完后释放内存，将指针赋NULL。 delete§;
  
  p = NULL;

2.悬空指针和野指针有什么区别？

野指针：野指针指，访问一个已删除或访问受限的内存区域的指针，野指针不能判断是否为NULL来避免。指针没有初始化，释放后没有置空，越界
悬空指针：一个指针的指向对象已被删除，那么就成了悬空指针。野指针是那些未初始化的指针。

3.内存泄漏

内存泄漏
内存泄漏是指由于疏忽或错误造成了程序未能释放掉不再使用的内存的情况。内存泄漏并非指内存在物理上消失，而是应用程序分配某段内存后，由于设计错误，失去了对该段内存的控制；
后果
只发生一次小的内存泄漏可能不被注意，但泄漏大量内存的程序将会出现各种证照：性能下降到内存逐渐用完，导致另一个程序失败；
如何排除
使用工具软件BoundsChecker，BoundsChecker是一个运行时错误检测工具，它主要定位程序运行时期发生的各种错误；
调试运行DEBUG版程序，运用以下技术：CRT(C run-time libraries)、运行时函数调用堆栈、内存泄漏时提示的内存分配序号(集成开发环境OUTPUT窗口)，综合分析内存泄漏的原因，排除内存泄漏。
解决方法
智能指针。
检查、定位内存泄漏
检查方法：在main函数最后面一行，加上一句_CrtDumpMemoryLeaks()。调试程序，自然关闭程序让其退出，查看输出：
输出这样的格式{453}normal block at 0x02432CA8,868 bytes long
被{}包围的453就是我们需要的内存泄漏定位值，868 bytes long就是说这个地方有868比特内存没有释放。
定位代码位置
在main函数第一行加上_CrtSetBreakAlloc(453);意思就是在申请453这块内存的位置中断。然后调试程序，程序中断了，查看调用堆栈。加上头文件#include <crtdbg.h>

4.new和malloc的区别？

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；
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。
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。
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。
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。

5.delete p;与delete[]p，allocator

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；
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；
delete[]时，数组中的元素按逆序的顺序进行销毁；
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。

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

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；
- 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；
- 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；
- 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。
delete简单数据类型默认只是调用free函数；复杂数据类型先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。
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。

7.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。

8.malloc与free的实现原理？

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、mmap、，munmap这些系统调用实现的;
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，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；
malloc小于128k的内存，使用brk分配内存，将_edata往高地址推；malloc大于128k的内存，使用mmap分配内存，在堆和栈之间找一块空闲内存分配；brk分配的内存需要等到高地址内存释放以后才能释放，而mmap分配的内存可以单独释放。当最高地址空间的空闲内存超过128K（可由M_TRIM_THRESHOLD选项调节）时，执行内存紧缩操作（trim）。在上一个步骤free的时候，发现最高地址空闲内存超过128K，于是内存紧缩。
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。

9.malloc、realloc、calloc的区别

malloc函数 void* malloc(unsigned int num_size);

int p = malloc(20sizeof(int));申请20个int类型的空间；
calloc函数 void* calloc(size_t n,size_t size);

int *p = calloc(20, sizeof(int));

省去了人为空间计算；malloc申请的空间的值是随机初始化的，calloc申请的空间的值是初始化为0的；
realloc函数 void realloc(void *p, size_t new_size);

给动态分配的空间分配额外的空间，用于扩充容量。