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某日二師兄參加XXX科技公司的C++工程師開發崗位6面：
面試官： 如何在堆上申請一塊記憶體?
二師兄：常用的方法有malloc，new等。
面試官：兩者有什麼區別？
二師兄：malloc是向操作系統申請一塊記憶體，這塊記憶體沒有經過初始化，通常需要使用memset手動初始化。而new一般伴隨三個動作，向操作系統申請一塊記憶體，並執行類型的預設構造函數，然後返回類的指針。
面試官：嗯，那你知道calloc和realloc嗎？
二師兄：calloc比malloc多做了一步，就是把申請的記憶體初始化成0。而realloc則可以改變當前指針所指向的記憶體塊的大小。
面試官：好的。那麼你知道這些api/操作符失敗會發生什麼嗎？
二師兄：malloc/calloc/realloc失敗會返回NULL，而new失敗則會拋出異常。
面試官：有沒有讓new失敗不拋出異常的方法？
二師兄：好像有，但是我不記得了。。。
面試官：沒關係。。。我們都知道new和delete成對出現，new[]和delete[]也是成對出現，那麼我想問，如果使用new[]創建的對象用delete釋放了會發生什麼？為什麼？
二師兄：額。。。記憶體泄漏？對，會發生記憶體泄漏。因為記憶體沒有被釋放。
面試官：好的。我們都知道C++中的記憶體管理是一個比較麻煩的事情，現在有個需求，需要在程式中記錄主動申請的記憶體和主動釋放的記憶體，以確保沒有發生記憶體泄漏。有什麼好的方法嗎？
二師兄：可以重載new和delete運算符。
面試官：如何重載new和delete運算符？
二師兄：我得查一下資料，這個重載用的很少。。。
面試官：（笑）好吧，最後一個問題，咱們上面一直在討論堆中的記憶體的分配和釋放，請問一下，如果在棧上分配一塊固定的記憶體？棧中的記憶體如何釋放？
二師兄：額。。。（思考）使用 char[size] ? 應該不需要手動釋放。
面試官：好的，回去等通知吧。
對於二師兄的表現，小伙伴們能給打幾分呢？我們先看看二師兄在面試中表現不太好的地方：
面試官：有沒有讓new失敗不拋出異常的方法？
在C++中我們可以使用以下方法使得new運算符不拋出異常，
int* p = new (std::nothrow) int(42);
if(p == nullptr)
{
//分配失敗
}
這個特性需要C++11支持。
再看下一個問題：
如果使用new[]創建的對象用delete釋放了會發生什麼？
一定會發生記憶體泄漏嗎？答案是，不一定。這取決於類型T。我們先看第一種情況：
class Foo
{
public:
Foo():num_(42){}
private:
int num_;
};
Foo* pf = new Foo[1024];
delete pf;
當類型T沒有管理資源時，delete pf會把整個申請的1024個Foo所占用的記憶體全部歸還給操作系統，此時並沒有記憶體泄漏。再看下一種情況：
class Foo
{
public:
Foo():num_(new int(42)){}
~Foo(){delete num_;}
private:
int* num_;
};
Foo* pf = new Foo[1024];
delete pf;
此時會造成記憶體泄漏，原因很簡單。在執行delete[]時，首先逆序執行每個元素的析構函數，然後再把整塊記憶體歸還給操作系統。而delete只會把記憶體還給操作系統，沒有執行析構函數。當類沒有資源需要管理時，執行與不執行析構函數都無關緊要，但是當類中需要管理資源時，析構函數的執行就至關重要了。
如何重載new和delete運算符？
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <map>
struct MemoryInfo {
size_t size;
const char* file;
int line;
};
std::map<void*, MemoryInfo> memoryMap;
void* operator new(size_t size, const char* file, int line) {
void* ptr = std::malloc(size);
memoryMap[ptr] = {size, file, line};
return ptr;
}
void operator delete(void* ptr) noexcept {
auto it = memoryMap.find(ptr);
if (it != memoryMap.end()) {
std::free(ptr);
memoryMap.erase(it);
}
}
#define new new(__FILE__, __LINE__)
int main() {
int* p = new int(42);
for (const auto& [ptr, info] : memoryMap) {
std::cout << "Memory allocated at " << ptr << " with size " << info.size
<< " in file " << info.file << " at line " << info.line << std::endl;
}
delete p;
for (const auto& [ptr, info] : memoryMap) {
std::cout << "Memory allocated at " << ptr << " with size " << info.size
<< " in file " << info.file << " at line " << info.line << std::endl;
}
return 0;
}
最後一個問題：
如果在棧上分配一塊固定的記憶體？棧中的記憶體如何釋放？
使用alloca，雖然簡單，但是很多人可能都沒有接觸過：
int* p = (int*)alloca(4);
*p = 42;
棧上申請的記憶體不需要手動釋放。註意，如果棧溢出，alloca的行為時未定義的。
好了，今日份面試到這裡就結束了，小伙伴們，對於今天二師兄的面試，能打幾分呢？
關註我，帶你21天“精通”C++！（狗頭）
