C++ 内存管理 常考面试题总结
1. 什么是内存泄漏，如何避免？
- 定义：堆内存分配后，指针丢失或未释放，导致内存无法回收，长期占用系统资源。
- 避免方法：优先使用智能指针（unique_ptr/shared_ptr），自动管理内存；遵循RAII原则，资源获取即初始化；避免裸指针，使用容器管理动态对象；工具检测：Valgrind、AddressSanitizer等。
2. std::unique_ptr和std::shared_ptr的区别是什么？
3. 如何调试和解决内存泄漏问题？
- 工具检测：Valgrind：valgrind --leak-check=full ./程序，定位泄漏位置；AddressSanitizer：编译时加-fsanitize=address，运行时实时检测；内置工具：VS的内存诊断、GDB的内存追踪。
- 代码层面：检查new/delete配对，避免裸指针；用智能指针替代手动管理；排查异常导致的delete未执行场景。
4. C++的内存分配模型是什么？
- 栈分配：函数调用时自动分配，函数返回自动释放，速度快、大小有限。
- 堆分配：new/malloc手动分配，delete/free手动释放，灵活但易泄漏。
- 静态存储：全局/静态变量，程序启动分配，结束释放。
- 常量存储：字符串常量、const全局变量，只读。
5. 解释栈和堆内存，它们的区别？
6. 指针悬挂（Dangling Pointer）和野指针（Wild Pointer）的区别？
- 指针悬挂：指向的内存已释放（如delete后未置空），指针非空，访问触发未定义行为。
- 野指针：未初始化的指针，值为随机垃圾值，指向不可控内存，风险更高。
- 规避：悬挂指针释放后置nullptr；野指针定义时立即初始化。
7. RAII如何协助资源管理与内存泄漏防止？
- 核心定义：资源获取即初始化（Resource Acquisition Is Initialization），将资源生命周期与对象绑定。
- 实现逻辑：构造函数获取资源（如内存、文件句柄）；析构函数自动释放资源，无需手动管理；
- 典型应用：智能指针、锁守卫、文件流，从根本上避免泄漏。
8. 简述堆和栈的区别
与第5题答案一致。
9. malloc和局部变量分配在堆还是栈？
- malloc分配在堆，需手动释放；
- 局部变量分配在栈，函数返回自动释放。
10. 程序有哪些section，分别的作用？程序启动的过程？怎么判断数据分配在栈上还是堆上？
程序section
- 代码段（Text）：可执行代码、只读常量，共享且只读；
- 数据段（Data）：已初始化的全局/静态变量；
- BSS段：未初始化的全局/静态变量，程序启动时清零；
- 栈段：局部变量、函数参数、返回地址；
- 堆段：new/malloc分配的内存。
程序启动过程
- 加载可执行文件到内存；
- 初始化BSS段，清零未初始化全局变量；
- 执行_start函数，调用main函数；
- 执行main函数，程序运行。
判断分配位置
- 栈：局部变量、函数参数，地址接近栈顶（高地址）；
- 堆：new/malloc分配，地址接近堆底（低地址）；
- 静态/全局：地址固定，位于数据段/BSS段。
11. 初始化为0的全局变量在bss还是data？
- 初始化为0的全局变量存放在BSS段，程序启动时自动清零；
- 非0初始化的全局变量存放在数据段。
12. 你知道C++内存分配可能会出现哪些问题？
- 内存泄漏：堆内存未释放，长期占用；
- 野指针/悬挂指针：访问无效内存；
- 内存碎片：频繁分配释放导致小块内存无法利用；
- 栈溢出：递归过深或局部变量过大；
- 越界访问：数组越界，破坏内存布局。
13. 什么是内存碎片，怎么避免内存碎片？
- 定义：堆中大量小空闲内存块，无法满足大内存分配，导致内存利用率低。
- 避免方法：使用内存池，预分配大块内存，减少碎片；避免频繁分配释放小块内存；优先使用栈分配，减少堆使用。
14. 什么是野指针？如何预防呢？
- 定义：未初始化的指针，值为随机垃圾值，指向不可控内存。
- 预防：指针定义时立即初始化（如int* p = nullptr）；释放内存后置空；避免使用未初始化的局部指针。
15. 内存对齐应用于哪几种数据类型及其
- 所有内置类型（char、short、int、float、double等）和自定义结构体/类；
- 对齐规则：成员起始地址为自身大小的整数倍，结构体总大小为最大成员大小的整数倍。
16. 内存池的作用及其实现方法
- 作用：预分配大块内存，减少频繁分配释放的开销，避免内存碎片，提升性能。
- 实现方法：固定大小内存块：预分配多个相同大小的块，按需分配释放；可变大小内存块：按需求分配不同大小的块，合并空闲块；典型应用：STL容器、网络库、游戏引擎。
17. new/delete 和 malloc/free 的区别？
- 性质：new/delete 是 C++ 运算符，malloc/free 是 C 库函数。
- 初始化：new 会调用构造函数初始化对象，malloc 仅分配内存不初始化。
- 类型安全：new 返回指定类型指针，malloc 返回 void*，需强制转换。
- 分配失败：new 抛出 bad_alloc 异常，malloc 返回 NULL。
- 数组支持：new[] 分配数组并调用多次构造，delete[] 释放并调用多次析构；malloc 需手动计算数组大小。
18. 什么是内存映射文件（mmap）？有什
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