本文主要是介绍【C++面试宝典】C/C++编译底层知识总结，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

目录

编译底层

内存对齐

内存管理

堆

栈

代码区

全局/静态存储区

常量存储区

内存碎片

编译流程

预编译（预处理）

编译

汇编

链接

include头文件双引号""和尖括号<>的区别

库

静态库

动态库

重载的底层原理

虚拟内存VM

大小端定义及判断

C++程序组成

编译内存相关

内存泄漏

定义

分类

如何防止

内存泄漏检测

检测原理

后果

使用new、delete常见问题

段错误

1. 编译底层

   • 内存对齐

     • 平台、移植原因：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据
     • 提升CPU对内存的访问速度
     • 规则
       • 数据成员的起始地址为该成员大小的整数倍，起始地址从0开始
       • 结构体成员按照其中最大元素的大小的整数倍地址开始
       • 结构体总大小，要为内部最大元素的整数倍

   • 内存管理

     • 堆

       • 一般由程序员负责分配和释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收

     • 栈

       • 编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值
         • 栈溢出
           • 没有回收垃圾资源
           • 递归的层次太深

     • 代码区

       • 存放函数的二进制代码

     • 全局/静态存储区

       • 全局变量和静态变量被分配到同一块内存中（C语言又分为初始化和未初始化的）

     • 常量存储区

       • 存放常量，不允许修改

   • 内存碎片

     • 分类
     • 解决方案

   • 编译流程

     • 预编译（预处理）

       • 处理“#”开头的关键字，#define，#ifdef,#ifndef ，#include
       • 删除注释，添加行号和文件标识

     • 编译

       • 语义分析
       • 语法分析
       • 内联函数的替换
       • 安全性合法性检查

     • 汇编

       • 将汇编代码转化成机器可执行的命令（目标代码）

     • 链接

       • 将编写的目标代码，系统启动代码和库代码合并成可执行文件
         • 静态链接
         • 动态链接

   • include头文件双引号""和尖括号<>的区别

     • 编译器预处理阶段查找头文件的路径不一样
     • <>查找头文件优先编译器设置的头文件路径
     • ""查找头文件优先头文件目录

   • 库

     • 现有写好的、成熟的、可复用的，是一种可执行代码的二进制形式，静态动态是指链接

     • 静态库

       • 在链接阶段，会将汇编生成的目标文件.o和引用到的库链接到可执行文件中，静态库文件是.a（Linux）、.lib（Windows）文件
       • 静态库对函数库的链接是放在编译时期完成的，程序在运行时与函数库再无瓜葛，移植方便
       • 浪费空间和资源，所有相关的目标文件和函数库都被链接组合到一个可执行文件中
       • 静态库的更新会对程序的更新、部署、分布带来问题，静态库更新了，所有使用它的程序都要重新编译发布

     • 动态库

       • 动态库在运行阶段才会被载入，内存只需有一份该共享库的实例，实现进程之间的资源共享（动态库也称共享库），规避了空间浪费问题，解决了静态库的更新问题。用户只需更新动态库就绪，增量更新。

   • 重载的底层原理

     • 利用 name mangling（倾轧）技术，来改变函数名，区分参数不同的同名函数，Linux下可用nm teset.o查看

   • 虚拟内存VM

     • 虚拟内存让每个进程都有独立的地址空间，保护了每个进程的地址空间不会被其他进程破坏，一个磁盘文件对象可被多个进程共享访问
     • 虚拟化内存简化了内存管理，内存保护，内存效率高
     • 内存映射机制：初始化虚拟内存时，会把虚拟内存和磁盘空间对象对应起来

   • 大小端定义及判断

     • 大端：寄存器的低地址存放字节数据的高位
     • 小端：寄存器的低地址存放字节数据的低位
     • 判断：定义char指针指向short，输出char的地址和加一地址处的值  short i = 0x1122;  char* a = (char *)(&i);  printf("%p\n",a);//低地址  printf("%x\n",*a);//22,低位  printf("%p\n",(a+1));//高地址  printf("%x\n",*(a+1));//11，高位  //说明是小端

   • C++程序组成

     • 头文件
     • 类型声明，全局变量
     • 主函数

   • 编译内存相关

     • 变量的区别
     • 全局变量定义在头文件

     • 内存泄漏

       • 定义

         • 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的消失，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，因而造成了内存的浪费。

       • 分类

         • 堆内存泄漏
           • new/malloc和delete/free没有成对使用
         • 系统资源泄漏
           • 程序使用系统分配的资源，比如Bitmap，handle,socket等没有使用相应的函数释放掉，造成系统资源的浪费
         • 多态中没有将基类的析构函数定义为虚函数
           • 导致子类资源没有被正确释放

       • 如何防止

         • 使用智能指针

       • 内存泄漏检测

         • new和delete是否成对
         • 记录申请和释放的对象是否成对，在类中追加一个静态变量
         • 在Linux下可使用内存泄漏检测工具Valgrind

       • 检测原理

       • 后果

         • 占用大量内存，导致无内存可用而崩溃
         • 占用大量内存，导致其他程序无法正常使用

     • 使用new、delete常见问题

       • 忘记释放内存
       • 使用已经释放掉内存的对象
       • 同一块内存释放两次

     • 段错误

       • 段错误通常发生在访问非法内存地址的时候
         • 使用野指针
         • 试图修改字符串常量的内容

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