1.结构体和共用体的区别

1.定义

结构体：

• 成员在内存中独立存储，每个成员占用独立的内存空间。
• 内存占用是成员之和，每个成员都占用独立的空间。
• 成员可以同时被访问，通过成员名字来访问。
• 适合存储和处理多个不同类型的数据，如员工信息、图形对象等。

共用体：

• 成员共享同一块内存空间，只能存储一个成员的值。
• 内存占用是最大成员的大小，所有成员共享该空间。
• 成员只能同时访问其中的一个，存取时要明确指定。
• 适合存储和处理只使用其中一种类型的数据，可以节省内存空间或进行数据类型转换。

2.举例（便于理解）

#include <stdio.h>
struct MyStruct {
  int x;
  float y;
};
union MyUnion {
  int a;
  float b;
};
int main() {
  struct MyStruct myStruct;
  union MyUnion myUnion;
  printf("结构体的大小: %zu 字节\n", sizeof(myStruct));
  printf("共用体的大小: %zu 字节\n", sizeof(myUnion));
  
  return 0;
}

结构体的大小: 8 字节
共用体的大小: 4 字节

2.简述C++有几种传值方式之间的区别⭐

值传递（pass by value）：参数以值的方式传递给函数，函数内部对参数的修改不会影响到原始数据。函数会创建参数的副本，在函数的作用域内使用副本进行操作。常用于传递简单类型的参数。

#include <iostream>
void modifyValue(int x) {
  x = 10;
}
int main() {
  int num = 5;
  modifyValue(num);
  std::cout << "原始值: " << num << std::endl;
  return 0;
}
 输出结果：原始值: 5

引用传递（pass by reference）：参数以引用的方式传递给函数，函数内部对参数的修改会影响到原始数据。函数直接操作原始数据，没有创建副本。可以用于传递任意复杂类型的参数，比如对象或容器。

#include <iostream>
void modifyValue(int& x) {
  x = 10;
}
int main() {
  int num = 5;
  modifyValue(num);
  std::cout << "修改后的值: " << num << std::endl;
  return 0;
}
输出：修改后的值: 10

指针传递（pass by pointer）：参数以指针的方式传递给函数，函数内部可以通过指针来访问和修改原始数据。函数通过指针间接操作原始数据，需要注意空指针和指针的解引用。可以用于传递需要动态分配内存的参数，或者需要返回多个值的情况。

#include <iostream>
void modifyValue(int* x) {
  *x = 10;
}
int main() {
  int num = 5;
  modifyValue(&num);
  std::cout << "修改后的值: " << num << std::endl;
  return 0;
}
输出：修改后的值: 10

3.数组指针与指针数组的区别⭐

数组指针（pointer to an array）：数组指针是指向数组的指针变量。数组指针的类型声明中，指针符号 * 出现在数组名之前，用于表示数组指针的类型。数组指针可以指向整个数组，而不仅仅是数组的第一个元素。

#include <stdio.h>
int main() {
  int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
  int (*ptr)[5];  // 声明一个指向包含5个整数的数组的指针
  ptr = &arr;  // 数组指针指向数组
  printf("数组元素通过指针访问: ");
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", (*ptr)[i]); // 使用指针访问数组元素需要解引用
  }
  return 0;
}
数组元素通过指针访问: 1 2 3 4 5

指针数组（array of pointers）：指针数组是一个数组，数组的元素都是指针。指针数组的类型声明中，指针符号 * 出现在数组名的后面，用于表示指针数组的类型。指针数组的每个元素指向一个独立的内存块，可以指向不同的变量或数据。

#include <stdio.h>
int main() {
  int num1 = 1, num2 = 2, num3 = 3, num4 = 4, num5 = 5;
  int* arr[5];  // 声明一个包含5个整型指针的指针数组
  arr[0] = &num1;
  arr[1] = &num2;
  arr[2] = &num3;
  arr[3] = &num4;
  arr[4] = &num5;
  printf("指针数组元素的值: ");
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", *arr[i]); // 解引用指针数组的元素以获取其值
  }
  return 0;
}
指针数组元素的值: 1 2 3 4 5

4.指针函数与函数指针的区别⭐

指针函数（function returning a pointer）：指针函数是一种返回指针类型的函数。指针函数的返回类型是一个指针，指向特定类型的数据。调用指针函数时，会返回一个指向函数计算结果的指针。

#include <stdio.h>
int* addIntegers(int a, int b) {
  int* result = (int*)malloc(sizeof(int));
  *result = a + b;
  return result;
}

int main() {
  int* sum = addIntegers(5, 3);
  printf("和: %d\n", *sum);
  free(sum);
  return 0;
}
输出：和: 8

函数指针（pointer to a function）：函数指针是指向函数的指针变量。函数指针的类型声明中，指针符号 * 出现在函数名之前，用于表示函数指针的类型。函数指针可以用于直接调用指向的函数，或者作为参数传递给其他函数。

#include <stdio.h>
int addIntegers(int a, int b) {
  return a + b;
}
int main() {
  int (*ptr)(int, int);  // 声明一个指向以两个整数为参数并返回整数的函数的指针变量
  ptr = addIntegers;  // 将函数地址赋值给函数指针
  int sum = ptr(5, 3);  // 通过函数指针调用函数
  printf("和: %d\n", sum);
  return 0;
}
输出：和: 8

5.原码、反码、补码的定义

原码：最高位表示符号，其余位表示数值的绝对值。正数的原码就是二进制表示，符号位为0。负数的原码符号位为1，数值位根据绝对值的二进制表示。

反码：正数的反码与原码相同，负数的反码是对原码除符号位外的每一位取反（0 变为 1，1 变为 0）。

补码：正数的补码与原码和反码相同，负数的补码是对反码加 1。

6.内存分布模型⭐

上图是比较经典的内存分布的模型图，下面将对上图中的不同的组成部分进行详细解释（从低地址到高地址）注：必须知道组成结构但是具体的含义只需要理解。

1. 代码段：存放程序的机器指令（即二进制代码）。通常是只读的，因为程序的指令在执行过程中不应该被修改。
2. 数据段：存放已初始化的全局变量和静态变量。这些变量在程序开始运行时已经赋予了初始值。
3. BSS 段：存放未初始化的全局变量和静态变量。它们在程序开始运行时会自动初始化为0或者空指针。
4. 堆区：动态分配的内存空间，用于存放程序运行时动态申请的内存。（程序员可以通过函数（如malloc、calloc等）或者操作系统提供的接口来申请和释放堆内存，堆从低地址向高地址增长。）
5. 栈区：存放函数的局部变量、函数参数值以及函数调用和返回时的相关信息。栈区是按照“先进后出”的原则进行管理，内存的分配和释放是自动进行的，栈从高地址向低地址增长。是一块连续的空间。
6. 共享区：也称为文件映射或共享内存，用于实现不同进程之间的内存共享。

7.malloc和calloc的区别

malloc

• malloc 分配的内存是未初始化的，其中的字节内容是不确定的（可能是随机值）。
• 如果内存分配失败，malloc 返回一个空指针 NULL，可以通过检查返回值来判断是否分配成功。

calloc 

• calloc 分配的内存会被初始化为全0。
• calloc 在分配失败时会自动抛出错误（异常），可以使用异常处理机制来捕获和处理错误。

8.malloc的底层原理⭐

1.结论：

1. 当开辟的空间小于 128K 时，调用 brk（）函数，malloc 的底层实现是系统调用函数 brk（），其主要移动指针 _enddata(此时的 _enddata 指的是 Linux 地址空间中堆段的末尾地址，不是数据段的末尾地址)
2. 当开辟的空间大于 128K 时，mmap（）系统调用函数来在虚拟地址空间中（堆和栈中间，称为“文件映射区域”的地方）找一块空间来开辟。

2.具体实现

1. 当调用 malloc(size) 时，它首先计算需要分配的内存块大小，