关于c++:C面试八股文聊一聊指针

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某日二师兄加入 XXX 科技公司的 C ++ 工程师开发岗位第 17 面：

面试官：聊一聊指针？

二师兄：好的。

面试官：你感觉指针实质上是什么？

二师兄：这要从内存地址开始说起了。如果有一块容量是 1G 的内存，假如它的地址是从0x00000000 到0x3fffffff，每一个字节都对应一个地址。当咱们申明一个变量并初始化它时：

int a = 42;

二师兄：操作系统会调配一块容量为 4(sizeof(int)) 的地址，这块内存的首地址是 0x00001000（假如），完结地址是0x00001003，在申请的这4 个字节上放入42。当咱们对这个变量取地址时，

int a = 42;
int* p = &a;

二师兄：操作系统会再调配一块内存，这块内存的大小是 sizeof(int*)，这块内存的起始地址是0x00002000（假如），完结地址是0x00002003（32 位操作系统），而后将&a 取到的起始地址 0x00001000 放入 0x00002000–0x00002003 中。并将刚调配的这块内存的起始地址赋给p。

二师兄：当咱们对 p 操作时，是对 0x00002000-0x00002003 这块内存操作，当咱们对 *p(解援用) 操作时，是对 0x00001000-0x00001003 这块内存操作。

二师兄：回到问题，我感觉指针的实质就是内存地址。尽管指针指向一块内存地址，但它同时也是一个变量，也能够对指针取地址。如果对指针取地址，同样能够失去一个内存地址（如0x00002000）, 如果把这个内存地址存起来，那么指向这个内存地址的变量的类型就是二级指针（int**）。

面试官：好的。在 0x00002000-0x00002003 这块内存中，咱们放入了一个地址是0x00001000，然而并没有这个地址的长度。只晓得一个地址而不晓得长度，怎么能把数据取出来？

二师兄：这次要是因为 p 的类型是 int*，当对p 解援用时，编译器晓得理解援用的后果是 int 类型，所以从 0x00001000 往后读取 4 个字节（sizeof(int)），并依照以后 CPU 的模式（思考大小端）把这四个字节组成一个 int 类型的变量。

面试官：malloc函数你晓得吧，返回的类型是 void*，在free 的时候怎么晓得这块内存的大小的呢？

二师兄：额。。这个还不太分明。。

面试官：没关系，明天就到这里，回去等告诉吧。

让咱们来看看让二师兄折戟的这个问题：

malloc函数返回的类型是 void*，在free 的时候怎么晓得这块内存的大小的呢？

这里牵扯到 malloc 和free的实现形式，不同的厂商实现的形式不尽相同。以 ptmalloc 为例，当应用 malloc 申请 size = 16 的内存时，malloc会从内存池中调配一块 sizeof(chunk)+16 长度的内存。chunk段保留了一些前后 chunk 的信息，也保留了这块内存的大小（16）。malloc函数返回的地址是 0x00001000，而在free(0x00001000) 时，free函数会用 0x00001000 减去特定值（sizeof(chunk)），失去 chunk 的起始地址，从 chunk 中获取这块内存真正的尺寸，从而实现 free 的工作。抛开内存的利用率不说，这是一个十分美好的实现！