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Cpp面试
benhao edited this page Jun 1, 2025
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5 revisions
在 C++ 中，堆（Heap） 和 栈（Stack） 是两种核心的内存分配区域，它们在生命周期、管理方式、性能和使用场景上有显著区别。
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特点：
- 自动管理：由编译器自动分配和释放（函数结束时自动弹出）。
- 速度快：仅需移动栈指针（硬件优化）。
- 大小固定：通常较小（默认 1-8 MB，依赖系统和编译器）。
- 局部性：存储函数参数、局部变量、返回地址等。
- 连续内存：内存地址连续分配（高效缓存利用）。
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示例：
void foo() { int a = 10; // a 在栈上 char buffer[256]; // buffer 在栈上 } // 函数结束，a 和 buffer 自动释放
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限制：
- 大对象（如巨型数组）可能导致栈溢出。
- 生命周期仅限于作用域内（无法跨函数传递所有权）。
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特点：
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手动管理：需显式分配（
new/malloc）和释放（delete/free）。 - 速度慢：需搜索可用内存块（可能触发系统调用）。
- 空间大：仅受系统可用内存限制（GB 级别）。
- 全局性：可在任何地方访问（通过指针）。
- 非连续内存：动态分配（可能产生内存碎片）。
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手动管理：需显式分配（
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示例：
void bar() { int* p = new int(42); // 堆上分配 int std::vector<int>* vec = new std::vector<int>(1000); // 堆上分配对象 // ... 使用 p 和 vec ... delete p; // 手动释放 delete vec; }
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风险：
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内存泄漏：忘记
delete。 - 悬空指针：访问已释放内存。
- 碎片化：频繁分配/释放导致内存利用率降低。
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内存泄漏：忘记
| 特性 | 栈（Stack） | 堆（Heap） |
|---|---|---|
| 管理方式 | 编译器自动管理 | 程序员手动管理（new/delete） |
| 速度 | 极快（移动栈指针） | 较慢（搜索可用内存） |
| 大小限制 | 小（默认 MB 级） | 大（仅限系统内存） |
| 生命周期 | 作用域内（函数结束即释放） | 直到显式释放 |
| 内存布局 | 连续地址 | 碎片化（非连续） |
| 使用场景 | 局部变量、小型数据 | 大对象、动态数据结构、跨函数共享 |
| 错误风险 | 栈溢出 | 内存泄漏、悬空指针、碎片化 |
#include <iostream>
#include <vector>
void stackExample() {
int x = 5; // 栈分配
std::vector<int> arr(100); // arr 对象在栈上，内部数据在堆上
} // x 和 arr 自动释放（arr 的析构函数释放内部堆内存）
void heapExample() {
int* y = new int(10); // 堆分配
std::vector<int>* vec = new std::vector<int>(1000); // 对象本身在堆上
// ... 使用 y 和 vec ...
delete y; // 必须手动释放！
delete vec; // 否则内存泄漏
}
int main() {
stackExample(); // 安全：无内存泄漏
heapExample(); // 风险：若忘记 delete 则泄漏
return 0;
}-
优先使用栈：
- 小型对象和局部变量。
- 避免栈溢出（避免巨型栈分配）。
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智能指针管理堆：
#include <memory> void safeHeap() { auto ptr = std::make_unique<int>(30); // 自动释放 auto arr = std::make_shared<std::vector<int>>(100); // 引用计数 } // 无需 delete
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避免裸指针：用
std::vector替代动态数组，用std::string替代char*。 -
栈溢出防范：
- 递归时控制深度。
- 大对象改用堆（如
std::vector存储大量数据）。
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Q：
new和malloc的区别？
new调用构造函数，malloc仅分配内存；delete调用析构函数，free仅释放内存。 -
Q：如何检测内存泄漏？
使用工具：Valgrind（Linux）、AddressSanitizer（GCC/Clang）、Visual Studio 诊断工具。 -
Q：对象成员存储在堆还是栈？
对象本身的位置决定其成员位置：class MyClass { int a; // 若 MyClass 在栈上，则 a 在栈上 int* b; // b（指针）在栈上，但 *b 指向堆内存 };
总结：
- 栈：自动、快速、安全，适合小型临时数据。
- 堆：灵活、大容量，需谨慎管理，适合动态生命周期数据。
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现代 C++ 准则：用智能指针和容器（如
std::vector）减少裸堆操作！