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C++中引用与指针的区别
联系：引用是变量的别名，可以将引用看做操作受限的指针。
区别：
- 指针是一个实体，而引用仅是个别名。
- 引用只能在定义时必须初始化，指针可以不初始化为空。
- 用初始化之后其地址就不可改变（即始终作该变量的别名直至销毁，即从一而终。注意：并不表示引用的值不可变，因为只要所指向的变量值改变。引用的值也就改变了），但指针所指地址是可变的。
C/C++程序的内存分区
栈区(Stack): 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其
操作方式类似于数据结构中的栈。
堆区(Heap): 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回
收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。
全局区(静态区静态static):全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的
全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 程序结束后由系统释放。
文字常量区 (Stack):常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。
程序代码区(Stack):存放函数体的二进制代码。
栈区和堆区的区别
- 堆和栈中的存储内容：栈存局部变量、函数参数等。堆存储使用new、malloc申请的变量等。
- 申请方式：栈内存由系统分配，堆内存由自己申请。
- 申请后系统的响应：栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后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。
- 申请大小的限制：Windows下栈的大小一般是2M，堆的容量较大。
- 申请效率的比较：栈由系统自动分配，速度较快。堆使用new、malloc等分配，较慢。
总结：栈区优势在处理效率，堆区优势在于灵活。
内存模型：自由区、静态区、动态区
根据c/c++对象生命周期不同，c/c++的内存模型有三种不同的内存区域，即：自由存储区，动态区、静态区。
- 自由存储区：局部非静态变量的存储区域，即平常所说的栈。
- 动态区： 用new ，malloc分配的内存，即平常所说的堆。
- 静态区：全局变量，静态变量，字符串常量存在的位置。
注意：代码虽然占内存，但不属于c/c++内存模型的一部分。
malloc和new的区别
- 属性：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。
- 参数：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(字节数)。
- 返回类型：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 $\rm void$ ，需要通过强制类型转换将$\rm void$指针转换成我们需要的类型。
- 分配失败: 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。
- 自定义类型: 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。
- 重载：C++允许重载new/delete操作符，而malloc不允许重载。
- 内存区域：new操作符从自由存储区上为对象动态分配内存空间，而malloc函数从堆上动态分配内存。(自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念，凡是通过new操作符进行内存申请，该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语，是操作系统所维护的一块特殊内存，用于程序的内存动态分配，C语言使用malloc从堆上分配内存，使用free释放已分配的对应内存。自由存储区不等于堆。
- 构造函数和析构函数：malloc仅仅分配内存空间，free仅仅回收空间，不具备调用构造函数和析构函数功能，用malloc分配空间存储类的对象存在风险；new和delete除了分配回收功能外，还会调用构造函数和析构函数
常引用
- 常引用下，原变量值不会被别名所修改。
- 常引用可以理解为常量指针，形式为const typename & refname = varname。
- 原变量的值可以通过原名修改。
- 常引用通常用作只读变量别名或是形参传递。
常量指针和指针常量区别
- 常量指针是一个指针，读成常量的指针，指向一个只读变量。如int const p或const int p。
- 指针常量是一个不能给改变指向的指针。如int *const p。
变量声明和定义区别
- 声明仅仅是把变量的声明的位置及类型提供给编译器，并不分配内存空间；定义要在定义的地方为其分配存储空间。
- 相同变量可以再多处声明（外部变量extern），但只能在一处定义。
野指针
- 也叫空悬指针，不是指向null的指针，是指向垃圾内存的指针。
- 产生原因及解决办法
- 指针变量未及时初始化 => 定义指针变量及时初始化，要么置空。
- 指针free或delete之后没有及时置空 => 释放操作后立即置空。
堆和栈的区别
- 申请方式不同: 栈由系统自动分配。堆由程序员手动分配。
- 申请大小限制不同: 栈顶和栈底是之前预设好的，大小固定，可以通过ulimit -a查看，由ulimit -s修改。
- 堆向高地址扩展，是不连续的内存区域，大小可以灵活调整。
- 申请效率不同：栈由系统分配，速度快，不会有碎片。堆由程序员分配，速度慢，且会有碎片。
用户态切换到内核态的 3 种方式
- 系统调用
- 异常
- 外围设备的中断