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c語(yǔ)言指針面試常見問題
指針的使用，一直是c語(yǔ)言面試題中必考的部分，因?yàn)橹羔槺旧硎褂玫膹?fù)雜性與普適性，所以考點(diǎn)非常多，而且也可以與其他知識(shí)相互結(jié)合，因此我們將會(huì)使用五篇專題的篇幅來(lái)介紹指針。
分析下面的程序,指出程序中的錯(cuò)誤：
本題解析
沒有正確為str分配內(nèi)存空間，將會(huì)發(fā)生異常。問題出在將一個(gè)字符串復(fù)制進(jìn)一個(gè)字符變量指針?biāo)傅刂贰ｋm然編譯的時(shí)候沒有報(bào)錯(cuò)，但是在運(yùn)行過程中，因?yàn)樵浇缭L問了未被分配的內(nèi)存，而導(dǎo)致段錯(cuò)誤。
相關(guān)知識(shí)點(diǎn)
在處理與指針相關(guān)的問題時(shí)，首先需要搞明白的就是內(nèi)存，因?yàn)橹羔槻僮鞯木褪莾?nèi)存。
第一個(gè)，就是內(nèi)存的分區(qū)。這也是經(jīng)常會(huì)被考察的一個(gè)考點(diǎn)。
寫出內(nèi)存分為幾大區(qū)域
對(duì)于這個(gè)問題，有幾種不同的說(shuō)法，有的說(shuō)內(nèi)存分為五大分區(qū)，有的說(shuō)分為四大分區(qū)，我們先來(lái)看五大分區(qū)的說(shuō)法：
認(rèn)為內(nèi)存分為五大分區(qū)的人，通常會(huì)這樣劃分：
1、BSS段( bss segment )
通常是指用來(lái)存放程序中未初始化的全局變量和靜態(tài)變量 （這里注意一個(gè)問題:一般的書上都會(huì)說(shuō)全局變量和靜態(tài)變量是會(huì)自動(dòng)初始化的,那么哪來(lái)的未初始化的變量呢?變量的初始化可以分為顯示初始化和隱式初始化,全局變量和靜態(tài)變量如果程序員自己不初始化的話的確也會(huì)被初始化,那就是不管什么類型都初始化為0,這種沒有顯示初始化的就 是我們這里所說(shuō)的未初始化。既然都是0那么就沒必要把每個(gè)0都存儲(chǔ)起來(lái),從而節(jié)省磁盤空間,這是BSS的主要作用）的一塊內(nèi)存區(qū)域。BSS是英文Block Started by Symbol的簡(jiǎn)稱。BSS段屬于靜態(tài)內(nèi)存分配。 BSS節(jié)不包含任何數(shù)據(jù),只是簡(jiǎn)單的維護(hù)開始和結(jié)束的地址,即總大小。以便內(nèi)存區(qū)能在運(yùn)行時(shí)分配并被有效地清零。BSS節(jié)在應(yīng)用程序的二進(jìn)制映象文件中并不存在,即不占用 磁盤空間 而只在運(yùn)行的時(shí)候占用內(nèi)存空間 ,所以如果全局變量和靜態(tài)變量未初始化那么其可執(zhí)行文件要小很多。
2、數(shù)據(jù)段(data segment)
通常是指用來(lái)存放程序中已經(jīng)初始化的全局變量和靜態(tài)變量的一塊內(nèi)存區(qū)域。數(shù)據(jù)段屬于靜態(tài)內(nèi)存分配,可以分為只讀數(shù)據(jù)段和讀寫數(shù)據(jù)段。字符串常量等,但一般都是放在只讀數(shù)據(jù)段中。
3、代碼段(code segment/text segment)
通常是指用來(lái)存放程序執(zhí)行代碼的一塊內(nèi)存區(qū)域。這部分區(qū)域的大小在程序運(yùn)行前就已經(jīng)確定,并且內(nèi)存區(qū)域通常屬于只讀, 某些架構(gòu)也允許代碼段為可寫,即允許修改程序。在代碼段中,也有可能包含一些只讀的常數(shù)變量,例如字符串常量等,但一般都是放在只讀數(shù)據(jù)段中 。
4、堆(heap)
堆是用于存放進(jìn)程運(yùn)行中被動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存段,它的大小并不固定,可動(dòng)態(tài)擴(kuò)張或 縮減。當(dāng)進(jìn)程調(diào)用malloc等函數(shù)分配內(nèi)存時(shí),新分配的內(nèi)存就被動(dòng)態(tài)添加到堆上(堆被擴(kuò)張); 當(dāng)利用free等函數(shù)釋放內(nèi)存時(shí),被釋放的內(nèi)存從堆中被剔除(堆被縮減)
5、棧 (stack)
棧又稱堆棧, 是用戶存放程序臨時(shí)創(chuàng)建的局部變量,也就是說(shuō)我們函數(shù)括弧“{}” 中定義的變量(但不包括static聲明的變量,static意味著在數(shù)據(jù)段中存放變 量)。除此以外, 在函數(shù)被調(diào)用時(shí),其參數(shù)也會(huì)被壓入發(fā)起調(diào)用的進(jìn)程棧中,并且待到調(diào)用結(jié)束后,函數(shù)的返回值 也會(huì)被存放回棧中。由于棧的先進(jìn)先出特點(diǎn),所以 棧特別方便用來(lái)保存/恢復(fù)調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)。從這個(gè)意義上講,我們可以把堆棧看成一個(gè)寄存、交換臨時(shí)數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)。
而四大分區(qū)的說(shuō)法，則這么認(rèn)為：
1、堆區(qū)：
由程序員手動(dòng)申請(qǐng)，手動(dòng)釋放，若不手動(dòng)釋放，程序結(jié)束后由系統(tǒng)回收，生命周期是整個(gè)程序運(yùn)行期間。使用malloc或者new進(jìn)行堆的申請(qǐng)，堆的總大小為機(jī)器的虛擬內(nèi)存的大小。
說(shuō)明：new操作符本質(zhì)上是使用了malloc進(jìn)行內(nèi)存的申請(qǐng)，new和malloc的區(qū)別如下：
（1）malloc是C語(yǔ)言中的函數(shù)，而new是C++中的操作符。
（2）malloc申請(qǐng)之后返回的類型是void*，而new返回的指針帶有類型。
（3）malloc只負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配而不會(huì)調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)，而new不僅會(huì)分配內(nèi)存，而且會(huì)自動(dòng)調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)。
2、棧區(qū)：
由系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)存的管理。主要存放函數(shù)的參數(shù)以及局部變量。在函數(shù)完成執(zhí)行，系統(tǒng)自行釋放棧區(qū)內(nèi)存，不需要用戶管理。整個(gè)程序的棧區(qū)的大小可以在編譯器中由用戶自行設(shè)定，VS中默認(rèn)的棧區(qū)大小為1M，可通過VS手動(dòng)更改棧的大小。64bits的Linux默認(rèn)棧大小為10MB，可通過ulimit -s臨時(shí)修改。
3、靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)：
靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的變量在程序編譯階段已經(jīng)分配好內(nèi)存空間并初始化。這塊內(nèi)存在程序的整個(gè)運(yùn)行期間都存在，它主要存放靜態(tài)變量、全局變量和常量。
注意：
（1）這里不區(qū)分初始化和未初始化的數(shù)據(jù)區(qū)，是因?yàn)殪o態(tài)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的變量若不顯示初始化，則編譯器會(huì)自動(dòng)以默認(rèn)的方式進(jìn)行初始化，即靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)不存在未初始化的變量。
（2）靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的常量分為常變量和字符串常量，一經(jīng)初始化，不可修改。靜態(tài)存儲(chǔ)內(nèi)的常變量是全局變量，與局部常變量不同，區(qū)別在于局部常變量存放于棧，實(shí)際可間接通過指針或者引用進(jìn)行修改，而全局常變量存放于靜態(tài)常量區(qū)則不可以間接修改。
（3）字符串常量存儲(chǔ)在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)的常量區(qū)，字符串常量的名稱即為它本身，屬于常變量。
（4）數(shù)據(jù)區(qū)的具體劃分，有利于我們對(duì)于變量類型的理解。不同類型的變量存放的區(qū)域不同。后面將以實(shí)例代碼說(shuō)明這四種數(shù)據(jù)區(qū)中具體對(duì)應(yīng)的變量。
4、代碼區(qū)：
存放程序體的二進(jìn)制代碼。比如我們寫的函數(shù)，都是在代碼區(qū)的。
通過上面的不同說(shuō)法，我們也可以看出，這兩種說(shuō)法本身沒有優(yōu)劣之分，具體的內(nèi)存劃分也跟編譯器有很大的關(guān)系，因此這兩種說(shuō)法都是可以接受的，搞明白內(nèi)存的分區(qū)之后，指針的使用才能夠更加的靈活。
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