C++知识点复习（面向面试5）

我们开始今天的复习：

21.什么情况下会发生内存泄露？

22.主函数之前可以执行哪些函数？

23.类的大小由什么决定？

24.虚函数和纯虚函数的区别？

25.既然有了 malloc 和 free 为什么还要有 new 和 delete？

好的，我们从第21条开始。

21.什么情况下会发生内存泄露？

1. 在函数内申请堆区内存，函数结束未释放

• 底层逻辑：这是最经典的“野指针/内存丢失”场景。在函数内定义的指针变量（如int* p）本身是局部变量，存储在栈区。当函数结束时，这个指针变量p会被自动销毁（栈帧弹出），但p指向的那块堆区内存（通过new或malloc申请）并不会被自动回收。由于指针变量p已经被销毁，程序彻底失去了这块堆内存的地址，导致它变成了无法访问也无法释放的“无主之地”。
• 解决之道：严格遵守“谁申请，谁释放”的原则。在现代 C++ 中，最推荐的做法是使用智能指针（如std::unique_ptr）来接管这块内存。智能指针本身就是栈对象，当函数结束时，智能指针被销毁，它的析构函数会自动帮你把堆内存释放掉（RAII 机制）。

2. 父类指针指向子类对象，父类析构函数非虚

• 底层逻辑：我们在之前详细聊过这个点。当通过基类指针去delete一个派生类对象时，如果基类的析构函数没有加virtual关键字，编译器会执行静态绑定，只调用基类的析构函数，而派生类特有的资源（比如派生类里new出来的成员变量）就永远得不到释放，从而引发内存泄漏。
• 解决之道：只要一个类打算作为基类被继承，并且会通过基类指针来操作派生类对象，必须将基类的析构函数声明为虚析构函数（virtual ~Base()）。

3. 指针重新赋值（导致原内存地址丢失）

• 底层逻辑：这也是极易被忽视的泄漏点。比如你先int* p = new int(10);，紧接着在没有delete p的情况下，又执行了p = new int(20);或者p = &other_variable;。此时，指针p指向了新的地址，而第一次new出来的那块内存的地址就彻底丢失了，再也无法被释放。
• 解决之道：在给指针赋予新地址之前，一定要先检查并释放它当前指向的旧内存。当然，使用智能指针同样能完美规避这个问题。

4. 智能指针的循环引用问题（shared_ptr的死锁）

• 底层逻辑：这是std::shared_ptr独有的缺陷。shared_ptr依靠内部的引用计数来管理内存，当计数归零时才会释放对象。如果两个对象（比如 A 和 B）内部各持有一个指向对方的shared_ptr，就会形成“你中有我，我中有你”的死循环。当外部作用域结束时，A 和 B 的引用计数依然为 1（因为对方还强引用着自己），导致引用计数永远无法归零，两个对象都无法被析构，造成内存泄漏。
• 解决之道：引入std::weak_ptr来打破循环。
• 第一步：画出“死锁”现场
  画两个方框代表对象 A 和 B，然后画出它们互相指向的箭头：

• 讲解话术：“面试官您看，A 和 B 互相持有对方的shared_ptr（强引用）。当外部指针销毁后，它们各自的引用计数都还剩下 1，谁也释放不了谁，这就形成了循环引用的死锁。”

  第二步：画出“破局”方案
  把其中一条箭头（比如 B 指向 A 的那条）改成虚线，代表weak_ptr

• 讲解话术：“解决办法就是把其中一方的强引用（shared_ptr）换成弱引用（weak_ptr）。weak_ptr只是静静地观察对象，不会增加引用计数。这样一来，当外部的强引用销毁后，A 和 B 的引用计数就能顺利归零，从而被正常析构释放。”

22.主函数之前可以执行哪些函数？

静态成员变量的构造函数：类内部的static成员变量，以及函数内部的static局部变量，它们的初始化（如果是复杂对象需要调用构造函数）也会在这个阶段完成。