• C++ part6


    C++源文件从文本到可执行文件经历的过程

    references:
    一个C++源文件从文本到可执行文件经历的过程

    C++源文件从文本到可执行文件经历的过程
    gcc程序编译的静态链接和动态链接

    保留中间过程文件:a.i, a.s, a.o, a.out
    g++ a.cpp -save-temps

    1、预处理阶段:

    对源代码文件中文件包含关系(头文件)、预编译语句(宏定义)进行分析和替换,成预编译文件。

    • 处理“#include”预编译指令,将文件内容替换到它的位置
    • 展开宏定义
    • #ifndef作用
    • 删除注释
    • 等等

    g++ -E a.cpp -o a.i

    2、编译阶段

    将经过预处理后的预编译文件转换成特定汇编代码,生成汇编文件

    g++ a.cpp -S

    3、汇编阶段

    将编译阶段生成的汇编文件转化成机器码,生成可重定位目标文件

    g++ -c a.s -o a.o

    4、链接阶段

    将多个目标文件及所需要的库连接成最终的可执行文件。链接分为静态链接和动态链接。

    • 静态链接:链接器将需要使用的库函数的一份拷贝加入到可执行文件中。优点是简单,速度快;缺点是空间耗费大,函数更新后就要重新编译链接可执行文件。
    • 动态链接:可执行文件只是包含了文件名,运行时才把他们链接到一起。优点是可执行文件体积小,更新方便;缺点是运行速度慢。

    g++ a.o -o a //动态链接
    g++ a.o -static -o a //静态链接

    include头文件的顺序

    如果a.h中定义了b.h中声明的变量并且a.h没有引用b.h,那么引用a.h前要先引用b.h。
    当然这是显然的。

    include双引号””和尖括号<>的区别

    预处理阶段查找头文件的路径不一样。

    1. 双引号:
      编译器从用户工作目录开始,再找系统默认目录。
    2. 尖括号:
      编译器只找系统默认目录。

    malloc底层原理

    references:
    nowcoder

    linux-malloc底层实现及原理
    Linux内存分配原理

    LInux下,小于128K时,用brk;大于128K时用mmap。
    注意了,brk和mmap都是分配的虚拟内存而不是物理内存,等第一次访问到分配的内存时,会产生缺页中断,这时内核才会分配物理内存。也就是说,从不访问就不会分配物理内存。

    brk调用和mmap调用虚拟内存

    references:
    内存分配系统调用:brk和mmap

    请问malloc的分配为什么是小内存用brk,大内存用mmap,各自有什么好处?
    Linux中brk()系统调用,sbrk(),mmap(),malloc(),calloc()的异同

    实现虚拟内存到内存的映射

    申请内存小于128K的时候,使用brk系统在堆区分配;大于128K的时候,使用mmap在映射区分配。
    原因:
    brk指针只有一个,分配内存时是把进程堆的最高地址往高地址上推,只有高地址释放后才能释放低地址内存,如果大内存用brk分配会产生内存碎片。
    mmap分配内存可以单独释放,但是分配小内存使得缺页中断次数增加,性能下降。

    内存泄漏

    references:
    nowcoder

    1、堆内存泄漏:new/malloc之后没有deete/free,申请的内存没有释放。
    2、系统资源泄漏:主要指程序使用系统分配的资源比如 Bitmap,handle ,SOCKET等没有使用相应的函数释放掉,导致系统资源的浪费,严重可导致系统效能降低,系统运行不稳定。

    如何判断内存泄漏

    references:
    Q28:如何判断内存泄漏

    使用Linux环境下的内存泄漏检查工具Valgrind。

    段错误

    访问非法内存地址(数组访问越界等),访问只读的内存地址(字符串常量等),栈溢出。

    C++ STL 的内存优化

    references:
    C++ STL中的内存优化

    采用两级配置器结构:

    一级配置器

    申请空间大于128byte,使用一级配置器。包含malloc()、remalloc()、free()等C函数执行实际的内存配置,释放,重新配置等操作。

    二级配置器

    分配小于128字节内存时,以内存池进行管理。
    内存池每次配置一块内存,并维护对应的16个空闲链表(free-list),每个节点分别管理大小为为8,16,24,32,……,120,128的数据块。
    向二级配置器申请时,将申请内存扩大到8的倍数,去找空闲链表对应的位置,然后找子链表。子链表不为空,就分配链表头表示的内存,表头指向下一个节点;为空则向内存池申请(一般一次20块),分配到子链表中,再把链表头分配出去。

    作用:在STL的第二级配置器中多了一些机制,避免太多小区块造成的内存碎片,小区块造成的不仅仅是内存碎片,同时还有一些额外的负担。区块越小,额外的负担所占的比重越大。

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