嵌入式面試高頻（5）！！！C++語言（嵌入式八股文，嵌入式面經）

一、C++有幾種傳值方式之間的區別

一、值傳遞（Pass by Value）

  • 機制：創建參數的副本，函數內操作不影響原始數據
  • 語法：void func(int x)
  • 特點：
    • 數據安全：原始數據不受影響
    • 性能開銷：需要復制大對象（如結構體、類）
    • 示例：
void increment(int x) { x++; } // 修改副本，不影響原始值
int a = 10;
increment(a); // a仍為10引用高效移動資源

?

二、指針傳遞（Pass by Pointer）

  • 機制：傳遞變量的地址，函數通過指針間接操作原始數據
  • 語法：void func(int* ptr)
  • 特點：
    • 可修改原始數據：通過*ptr修改
    • 空指針風險：需檢查ptr != nullptr
    • 示例：
void increment(int* ptr) { if (ptr) (*ptr)++; // 安全檢查
}
int a = 10;
increment(&a); // a變為11

?

三、引用傳遞（Pass by Reference）

  • 機制：傳遞變量的別名，函數直接操作原始數據
  • 語法：void func(int& ref)
  • 特點：
    • 可修改原始數據：直接操作引用
    • 安全性：引用必須初始化，無空引用
    • 示例：
void increment(int& ref) { ref++; } // 直接操作原始值
int a = 10;
increment(a); // a變為11

?

四、核心區別對比

特性值傳遞指針傳遞引用傳遞
操作對象副本原始數據（通過地址）原始數據（通過別名）
是否修改原值否是是
語法復雜度簡單（直接傳值）較復雜（需解引用）簡單（類似值傳遞）
空值風險無有空指針風險無（必須初始化）
典型用途簡單數據、只讀操作需顯式傳遞地址、可空對象參數、避免拷貝

五、示例對比?

// 值傳遞
void passByValue(int val) { val = 20; } // 不影響原始值// 指針傳遞
void passByPointer(int* ptr) { if (ptr) *ptr = 20; // 需檢查空指針
}// 引用傳遞
void passByReference(int& ref) { ref = 20; } // 直接修改int main() {int x = 10;passByValue(x);     // x仍為10passByPointer(&x);  // x變為20passByReference(x); // x變為20return 0;
}

?

六、C++11 新增：右值引用（Move Semantics）

  • 機制：專門處理臨時對象（右值）的引用，避免深拷貝
  • 語法：void func(Type&& rvalue)
  • 典型用途：移動構造函數、移動賦值運算符
  • 示例：
std::vector<int> createVector() {return std::vector<int>{1,2,3};
}std::vector<int> vec = createVector(); // 通過右值引用高效移動資源

?二.數組指針與指針數組的區別

一、核心區別

特性數組指針（Pointer to Array）指針數組（Array of Pointers）
本質指針：指向一個數組數組：存儲多個指針
語法int (*ptr)[5];（括號強制 ptr 為指針）int* arr[5];（arr 先與 [] 結合為數組）
指向對象整個數組數組的元素（每個元素是一個指針）
指針運算ptr + 1?跳過整個數組（如 5 個 int）arr + 1?指向下一個元素（下一個指針）
典型用途傳遞多維數組、精確控制內存布局管理多個動態分配的對象、字符串數組

二、語法對比

1.?數組指針（指向數組的指針）?

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int (*ptr)[5] = &arr;  // 指向包含5個int的數組// 訪問元素
(*ptr)[0] = 10;  // 修改arr[0]為10

2.?指針數組（包含指針的數組）?

?

int a = 1, b = 2, c = 3;
int* arr[3] = {&a, &b, &c};  // 數組的每個元素是int*// 訪問元素
*arr[0] = 10;  // 修改a為10

?三、內存布局差異

1.?數組指針?

ptr ──> [1, 2, 3, 4, 5]  // 指向整個數組

?

  • ptr?存儲整個數組的起始地址
  • sizeof(ptr)?為指針大小（通常 4/8 字節）

2.?指針數組?

arr ──> [&a, &b, &c]     // 數組元素為指針│    │    │▼    ▼    ▼a    b    c

?

  • arr?是一個數組，包含多個指針
  • sizeof(arr)?為?3 * sizeof(int*)

四、典型應用場景

1.?數組指針的應用
// 傳遞多維數組
void printMatrix(int (*matrix)[4], int rows) {for (int i = 0; i < rows; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {printf("%d ", matrix[i][j]);}printf("\n");}
}int main() {int matrix[3][4] = {...};printMatrix(matrix, 3);  // matrix退化為int (*)[4]
}

?2.?指針數組的應用

// 字符串數組
const char* fruits[3] = {"Apple","Banana","Cherry"
};// 動態內存管理
int* ptrs[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {ptrs[i] = new int(i);
}

?

五、常見混淆點

1.?括號位置決定類型

?

int (*ptr)[5];  // 數組指針：ptr是指向包含5個int的數組的指針
int* ptr[5];    // 指針數組：ptr是包含5個int*的數組
2.?數組名 vs 數組指針
int arr[5];
int* ptr1 = arr;      // 指向首元素的指針（隱式轉換）
int (*ptr2)[5] = &arr; // 指向整個數組的指針printf("%p\n", arr);     // 數組首元素地址
printf("%p\n", &arr);    // 整個數組的地址（數值相同，但類型不同）
printf("%p\n", arr + 1); // 跳過1個元素
printf("%p\n", &arr + 1); // 跳過整個數組（5個元素）

?三.指針函數與函數指針的區別

一、核心區別

特性指針函數（Function Returning Pointer）函數指針（Pointer to Function）
本質函數：返回值為指針類型指針：指向一個函數
語法int* func(int a);（返回 int*）int (*ptr)(int a);（ptr 為指針）
用途返回動態分配的內存或全局變量地址作為參數傳遞函數、實現回調機制
調用方式int* result = func(10);int val = (*ptr)(10);?或?ptr(10);

?

二、語法對比

1.?指針函數（返回指針的函數）
int* createArray(int size) {int* arr = new int[size];for (int i = 0; i < size; i++) {arr[i] = i;}return arr;  // 返回動態分配的數組指針
}// 調用
int* ptr = createArray(5);
2.?函數指針（指向函數的指針）
int add(int a, int b) { return a + b; }// 定義函數指針并初始化
int (*op)(int, int) = add;// 調用方式1
int result = (*op)(3, 4);  // 顯式解引用// 調用方式2（C++允許隱式解引用）
int result2 = op(3, 4);    // 等價于上一行

?

三、典型應用場景

1.?指針函數的應用
// 返回靜態變量的地址
const char* getMessage() {static const char* msg = "Hello";return msg;
}

?2.?函數指針的應用

// 回調函數示例
void process(int a, int b, int (*func)(int, int)) {int result = func(a, b);printf("Result: %d\n", result);
}int main() {int (*add)(int, int) = [](int a, int b) { return a + b; };process(3, 4, add);  // 輸出7
}

?

四、常見混淆點

1.?括號位置決定類型
int* func(int a);  // 指針函數：返回int*
int (*ptr)(int a); // 函數指針：ptr指向返回int的函數

?2.?函數指針作為參數

// 排序函數接受比較函數指針
void sort(int* arr, int size, bool (*compare)(int, int)) {// 排序邏輯...
}bool ascending(int a, int b) { return a < b; }// 調用
sort(array, 10, ascending);

?四.malloc和calloc的區別

?

一、核心區別

特性malloccalloc
初始化不初始化分配的內存（內容隨機）將內存初始化為 0
參數單個參數：所需內存字節數兩個參數：元素數量和元素大小
原型void* malloc(size_t size);void* calloc(size_t num, size_t size);
性能略快（無需初始化）略慢（需清零內存）

二、示例對比

1.?malloc 的使用

?

int* ptr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));  // 分配5個int的內存
if (ptr != NULL) {// 內存內容未初始化，可能包含隨機值for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", ptr[i]);  // 輸出隨機值}
}
2.?calloc 的使用
int* ptr = (int*)calloc(5, sizeof(int));  // 分配5個int的內存并初始化為0
if (ptr != NULL) {// 內存內容已初始化為0for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", ptr[i]);  // 輸出: 0 0 0 0 0}
}

?三、內存布局差異

?

// malloc分配的內存（未初始化）
ptr ──> [隨機值][隨機值][隨機值][隨機值][隨機值]// calloc分配的內存（初始化為0）
ptr ──> [0][0][0][0][0]

四、安全與性能考量

  1. 安全性：

    • calloc適合需要初始化的場景（如存儲結構體、數組）
    • malloc需手動初始化（如使用memset）：
int* ptr = malloc(5 * sizeof(int));
memset(ptr, 0, 5 * sizeof(int));  // 手動清零

?

  1. 性能：calloc因初始化操作會稍慢

    • 大數據塊初始化可能影響性能

五、典型應用場景

場景推薦函數原因
存儲需要初始化的數據calloc自動清零，避免未定義行為
存儲無需初始化的數據malloc略高效
分配二進制緩沖區malloc后續會寫入數據，無需提前初始化
分配結構體數組calloc確保結構體成員初始化為有效值

?五.內存泄漏，如何檢測和避免？

一、什么是內存泄漏？

  • 定義：程序動態分配的內存（如malloc/new）未被正確釋放（如free/delete），導致這部分內存永久無法被回收
  • 危害：
    • 隨著程序運行，可用內存逐漸減少
    • 最終導致系統性能下降、程序崩潰或系統崩潰

二、內存泄漏的常見原因

  1. 忘記釋放內存：

?

void func() {int* ptr = new int[100];  // 分配內存// 忘記調用delete[] ptr;
}

異常導致路徑未釋放：

void func() {int* ptr = new int[100];if (condition) {throw std::exception();  // 異常退出，未釋放內存}delete[] ptr;
}

?指針覆蓋：

int* ptr = new int;
ptr = new int;  // 原內存丟失，無法釋放

?循環分配內存：

while (true) {int* ptr = new int[1000];  // 持續分配，無釋放
}

?類中未定義析構函數：

class Resource {
public:Resource() { data = new int[100]; }// 未定義析構函數釋放data
private:int* data;
};

?

三、檢測內存泄漏的方法

1.?靜態代碼分析工具
  • 工具：Cppcheck、Clang-Tidy、PC-Lint
  • 特點：
    • 不運行程序，直接分析代碼
    • 檢測常見模式（如分配后未釋放）
  • 示例命令：

cppcheck --enable=all --inconclusive your_file.cpp

2.?動態內存分析工具

  • Valgrind（Linux）：

  • valgrind --leak-check=full ./your_program

?

四、避免內存泄漏的最佳實踐

1.?RAII（資源獲取即初始化）原則
  • 使用智能指針（C++）：

    cpp

    運行

    #include <memory>void func() {std::unique_ptr<int[]> ptr(new int[100]);  // 自動釋放// 無需手動delete
}
2.?容器替代原始數組

cpp

運行

#include <vector>void func() {std::vector<int> data(100);  // 自動管理內存
}
3.?異常安全
  • 使用try-catch確保資源釋放：

    cpp

    運行

    void func() {int* ptr = new int[100];try {// 可能拋出異常的代碼} catch (...) {delete[] ptr;throw;}delete[] ptr;
}
4.?遵循配對原則
  • malloc?→?free
  • new?→?delete
  • new[]?→?delete[]
5.?避免指針淺拷貝
  • 使用深拷貝或禁用拷貝構造函數
  • 使用智能指針的移動語義
6.?代碼審查
  • 重點檢查：
    • 長時間運行的程序（如服務器）
    • 循環中的內存分配
    • 復雜函數中的多條返回路徑

五、高級技術

1.?內存池（Memory Pool）
  • 預先分配大塊內存，按需分配小塊，減少系統調用
  • 避免頻繁分配 / 釋放導致的碎片
2.?智能指針的使用場景
類型用途
std::unique_ptr獨占所有權
std::shared_ptr共享所有權（引用計數）
std::weak_ptr弱引用，避免循環引用

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