目录
[一、 内存布局 (Memory Layout)](#一、 内存布局 (Memory Layout))
[1. C++ 程序的内存分区](#1. C++ 程序的内存分区)
[2. 堆 (Heap) 和 栈 (Stack) 的区别](#2. 堆 (Heap) 和 栈 (Stack) 的区别)
[二、 内存分配 (Memory Allocation)](#二、 内存分配 (Memory Allocation))
[1. new / delete 和 malloc / free 的区别](#1. new / delete 和 malloc / free 的区别)
[2. delete 和 delete[] 的区别](#2. delete 和 delete[] 的区别)
[3. 什么是内存泄漏 (Memory Leak)？如何检测？](#3. 什么是内存泄漏 (Memory Leak)？如何检测？)
[4. 什么是内存对齐 (Memory Alignment)？为什么要对齐？](#4. 什么是内存对齐 (Memory Alignment)？为什么要对齐？)
[三、 编译链接 (Compilation & Linking)](#三、 编译链接 (Compilation & Linking))
[1. 从源码到可执行文件的四个步骤](#1. 从源码到可执行文件的四个步骤)
[2. 静态链接和动态链接的区别](#2. 静态链接和动态链接的区别)
一、 内存布局 (Memory Layout)
C++ 程序在运行时的内存空间通常被划分为以下几个主要区域（从高地址到低地址通常为栈向堆方向）：
1. C++ 程序的内存分区
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栈区 (Stack)：
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由编译器自动分配和释放。
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存放函数的参数值、局部变量、返回值地址等。
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堆区 (Heap)：
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由程序员手动分配（
new/malloc）和释放（delete/free）。 -
若程序员不释放，程序结束时可能由 OS 回收。
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全局/静态区 (Global/Static)：
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.data段：存放已初始化的全局变量和静态变量。 -
.bss段：存放未初始化的全局变量和静态变量（程序启动前由内核清零）。
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常量区 (Literal/Constant)：
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通常对应
.rodata段。 -
存放常量字符串、
const修饰的全局变量。此区域只读，修改会导致非法访问（Segmentation Fault）。
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代码区 (Code/Text)：
- 存放函数体的二进制机器指令。
2. 堆 (Heap) 和 栈 (Stack) 的区别
这是面试中最高频的考点之一，建议从以下四个维度对比：
| 特性 | 栈 (Stack) | 堆 (Heap) |
|---|---|---|
| 申请方式 | 系统自动分配 。例如声明 int a;。 |
程序员手动申请 。例如 new int(10);。 |
| 分配效率 | 极高。仅需移动栈指针（寄存器操作），且有专门的指令支持。 | 较低。C 库需遍历空闲链表寻找合适大小的内存块，可能涉及系统调用。 |
| 空间大小 | 较小。通常为几 MB（如 Linux 默认 8MB，Windows 默认 1MB）。 | 很大。受限于虚拟内存空间，32位系统理论可近 4GB（实际约 2-3GB）。 |
| 碎片问题 | 无碎片。严格遵循 LIFO（后进先出），内存是连续的。 | 容易产生碎片。频繁的分配释放会导致内存空间不连续。 |
二、 内存分配 (Memory Allocation)
1. new / delete 和 malloc / free 的区别
| 特性 | new / delete | malloc / free |
|---|---|---|
| 本质 | C++ 运算符 (Operator)，可重载。 | C 标准库函数。 |
| 构造/析构 | 自动调用 。new 先分配内存再调用构造函数；delete 先调析构再释放内存。 |
不调用。仅负责分配和释放纯粹的内存字节。 |
| 类型安全 | 类型安全。返回具体类型指针，无需强转。 | 不安全 。返回 void*，需要强制类型转换。 |
| 大小计算 | 编译器自动计算类型大小。 | 需要手动传递字节数（如 sizeof(T)）。 |
2. delete 和 delete[] 的区别
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区别：
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delete：用于释放单个对象。 -
delete[]：用于释放数组。它会根据数组前的"cookie"（记录数组大小的信息）知道要调用多少次析构函数。
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如果在数组上错用
delete(如int* p = new int[10]; delete p;)：-
对于内置类型 (int, char)：通常不会出大问题，内存会被释放（因为 allocator 知道块的大小），但这是 Undefined Behavior (UB)。
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对于自定义类 (Class) ：只会调用第一个对象的析构函数 ，剩余 9 个对象的析构函数不会被调用。如果对象内部管理着资源（如打开的文件、动态申请的内存），将导致严重的资源泄漏。
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3. 什么是内存泄漏 (Memory Leak)？如何检测？
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定义：程序动态申请了堆内存，但使用完后没有释放，导致这部分内存既不能被程序再次使用，也不能被操作系统回收（直到进程结束）。
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检测手段：
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Linux : 使用 Valgrind (
valgrind --leak-check=full ./app)。 -
Windows (VS) : 使用 CRT Debug Library (
_CrtDumpMemoryLeaks()) 或 Visual Studio 自带的诊断工具。 -
代码层面 : 使用智能指针 (
std::unique_ptr,std::shared_ptr) 实现 RAII，从根源杜绝泄漏。
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4. 什么是内存对齐 (Memory Alignment)？为什么要对齐？
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定义 ：数据在内存中的起始地址必须是其类型大小（或特定数值）的整数倍。例如，4 字节的
int通常存储在地址能被 4 整除的地方。 -
原因：
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性能 (Performance)：CPU 读取内存通常按块读取（如 4 或 8 字节）。如果数据未对齐（跨越了两个块），CPU 需要做两次内存访问并进行拼接，效率减半。
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平台兼容性 (Portability)：某些硬件架构（如某些 ARM 或 RISC 架构）如果访问未对齐的内存，会直接触发硬件异常（Bus Error / Crash）。
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三、 编译链接 (Compilation & Linking)
1. 从源码到可执行文件的四个步骤
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预处理 (Preprocessing) (
g++ -E)：-
处理
#include（展开头文件）、#define（宏替换）、#ifdef（条件编译）。 -
删除注释。
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生成
.i文件。
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编译 (Compilation) (
g++ -S)：-
语法分析、词法分析、语义分析。
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代码优化。
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将 C++ 代码翻译成汇编代码。
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生成
.s文件。
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汇编 (Assembly) (
g++ -c)：-
将汇编代码翻译成机器能识别的机器码 (Machine Code)。
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生成
.o(Linux) 或.obj(Windows) 目标文件。
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链接 (Linking) (
g++ -o)：-
合并多个
.o文件和库文件。 -
符号解析：找到函数和变量的定义。
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地址重定位：确定所有符号的最终内存地址。
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生成可执行文件 (
.exe/.out)。
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2. 静态链接和动态链接的区别
| 特性 | 静态链接 (Static Linking) | 动态链接 (Dynamic Linking) |
|---|---|---|
| 文件类型 | .a (Linux), .lib (Windows) |
.so (Linux), .dll (Windows) |
| 链接时机 | 编译链接阶段，代码被复制进可执行文件。 | 程序运行阶段，代码仅被引用，不复制。 |
| 可执行文件大小 | 大（包含所有依赖库代码）。 | 小（仅包含引用信息）。 |
| 依赖性 | 低。发布时不需带库文件，独立运行。 | 高。运行环境必须有对应版本的动态库。 |
| 升级维护 | 难。库更新需重新编译发布整个程序。 | 易。只需替换动态库文件即可。 |
后续建议
这些是理论基础，为了加深印象，您可以尝试以下操作：
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写一个会导致内存泄漏的各种场景的小 Demo，然后用 Valgrind 跑一下，看它输出的报告是什么样的。
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查看汇编代码 ：写一个简单的
main.cpp，使用g++ -E main.cpp > main.i和g++ -S main.cpp，亲自查看预处理和编译后的文件内容。