一道非常经典C++面试题|大厂面试




问题1:小伙伴问我这个unique_ptr出了作用域为什么没调它的析构函数呢?  


问题2:第一个运行结果是什么?为什么?


我把问题抛到群里讨论,让大家一起思考,大家可以先思考一下:





C++背景知识


C++程序的内存格局通常分为四个区:


  • 全局数据区(data area)

  • 代码区(code area)

  • 栈区(stack area)

  • 堆区(heap area)(即自由存储区)


全局数据区存放全局变量,静态数据和常量;所有类成员函数和非成员函数代码存放在代码区;为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等存放在栈区;余下的空间都被称为堆区。根据这个解释,我们可以得知在类的定义时,类成员函数是被放在代码区,而类的静态成员变量在类定义时就已经在全局数据区分配了内存,因而它是属于类的。对于非静态成员变量,我们是在类的实例化过程中(构造对象)才在栈区或者堆区为其分配内存,是为每个对象生成一个拷贝,所以它是属于对象的。


深入学习:


C++内存管理全景指南


C++的最后一道坎|百万年薪的程序员


用图表示看起来更清楚:



参考答案


第一个问题答案:

unique_ptr本身也是一个类, frame也是对象(只是指针指的是空对象),这里应该是调用unique_ptr析构函数,在~unique_ptr析构函数中,会去调用对象的析构函数,如下图(gcc 11 unique_ptr 源码 ),但如果对象为空,就不会去调用。



不要震惊,我们来查看汇编结果,从汇编代码可以看到确实调用了default_delete函数(unique_ptr的默认析构函数):



查看标准说明:


https://en.cppreference.com/w/cpp/memory/unique_ptr


gcc 11 unique_ptr的源码,通过查看gcc的源码,确实证明我们上面的结论,如果对象为空,就不会去调用对象的析构函数




第二个问题答案:

可以打印:frame,为什么呢?因为这里成员函数在代码区且没有访问对象成员,这样函数调用就不需要访问this指针(这里记住了,对象成员是通过this指针来访问的),所以不需要对象也可以访问成员函数,如果成员函数未使用任何成员变量的话,不管是不是static的,都能正常工作。


我们可以测试一下,如果有对象成员的情况,就会导致程序异常退出,如下:






我们来升级一下问题:


程序运行结果是什么,为什么? 大家可以先思考一下。


问题参考答案:


输出“printA”后,程序崩溃。为什么呢?printA是成员函数,存放在代码段(.text),所以没有实例化类的时候仍然可以调用。printB是虚函数,关系到虚函数表和虚函数指针,虚函数指针存放在实例化的对象中,所以,未实例化对象时,不存在虚函数指针,所以调用虚函数会报错。一般找虚函数指针都是通过this指针地址+偏移来计算的,this本身是空, 算出来虚拟函数指针肯定有问题,只要访问就会挂。


一张图搞懂虚函数表原理

https://blog.csdn.net/u011391093/article/details/45249325


我们来看一下汇编代码:



单步调试,程序确实会core在26行汇编:




最后总结


C++核心知识


这道经典的面试题,看起来很简单,但却考察C++最核心的知识,比如C++的内存管理(内存布局),智能指针原理,析构原理,虚函数原理等核心知识。


关于汇编


为什么要通过看汇编代码来分析,那是因为汇编代码能够查看C++代码到底都做了些什么操作,这样可以找到更多线索,就像群里小伙伴说的:汇编之下,了无秘密


大家不要害怕汇编,当你搞多了, 自然就不害怕了。



汇编其实很简单,就是一些常见指令, 然后记住一些固定访问模式,还有常见的场景。比如函数入参,函数调用,字符串copy ,条件判断,指针读取, 循环等,慢慢练,孰能生巧。


推荐汇编学习视频,适合入门:


https://www.bilibili.com/video/BV1Pb411L73i?p=6



https://www.bilibili.com/video/BV1mt411R7Xv


文中汇编生成网站:Compiler Explorer


https://godbolt.org/,可以支持各种编译器:




one more thing



这点非常重要,当提出这个问题后,群里一些小伙伴,就凭经验猜想,给出一些答案,但有个小伙伴给出答案后,会同步去做代码编译验证,去查看反汇编,去一步一步调试,去确认是不是符合自己的猜想。





最后祝大家面无不胜,基础越来越扎实。


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