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请描述 C/C++程序的内存分区?

其实 C 和 C++的内存分区还是有一定区别的,但此处不作区分:

1)栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等,其操作方式类似于数据结构中的栈。
2)堆区(heap) — 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由 OS 回收 ,注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表
3)全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后由系统释放。
4)、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。
5)、程序代码区—存放函数体的二进制代码。

栈区与堆区的区别:

1)堆和栈中的存储内容:栈存局部变量、函数参数等。堆存储使用 new、malloc 申请的变量等;
2)申请方式:栈内存由系统分配,堆内存由自己申请;
3)申请后系统的响应:栈——只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。堆——首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序;
4)申请大小的限制:Windows 下栈的大小一般是 2M,堆的容量较大;
5)申请效率的比较:栈由系统自动分配,速度较快。堆使用 new、malloc 等分配,较慢;

总结:栈区优势在处理效率,堆区优势在于灵活;

内存模型:自由区、静态区、动态区;根据 c/c++对象生命周期不同,c/c++的内存模型有三种不同的内存区域,即:自由存
根据 c/c++对象生命周期不同,c/c++的内存模型有三种不同的内存区域,即:自由存储区,动态区、静态区。
自由存储区:局部非静态变量的存储区域,即平常所说的栈;
动态区: 用 new ,malloc 分配的内存,即平常所说的堆;
静态区:全局变量,静态变量,字符串常量存在的位置;
注:代码虽然占内存,但不属于 c/c++内存模型的一部分;

快速排序的思想、时间复杂度、实现以及优化方法?

快速排序的三个步骤:

(1)选择基准:在待排序列中,按照某种方式挑出一个元素,作为 "基准"(pivot);
(2)分割操作:以该基准在序列中的实际位置,把序列分成两个子序列。此时,在基准左边的元素都比该基准小,在基准右边的元素都比基准大;
(3)递归地对两个序列进行快速排序,直到序列为空或者只有一个元素。

基准的选择:
对于分治算法,当每次划分时,算法若都能分成两个等长的子序列时,那么分治算法效率会达到最大。即:同一数组,时间复杂度最小的是每次选取的基准都可以将序列分为两个等长的;时间复杂度最大的是每次选择的基准都是当前序列的最大或最小元素;
快排代码实现:
我们一般选择序列的第一个作为基数,那么快排代码如下:
`void quicksort(vector &v,int left, int right)
{
if(left < right)//false 则递归结束
{
int key=v[left];//基数赋值
int low = left;
int high = right;
while(low < high) //当 low=high 时,表示一轮分割结束
{
while(low < high && v[high] >= key)//v[low]为基数,从后向前与基数
比 较
{
high--;
}
swap(v[low],v[high]);
while(low < high && v[low] <= key)//v[high]为基数,从前向后与基数
比 较
{
low++;
}
swap(v[low],v[high]);
}
//分割后,对每一分段重复上述操作
quicksort(v,left,low-1);
quicksort(v,low+1,right);
} }
`
注:上述数组或序列 v 必须是引用类型的形参,因为后续快排结果需要直接反映在原
序列中;
优化:
上述快排的基数是序列的第一个元素,这样的对于有序序列,快排时间复杂度会达到
最差的 o(n^2)。所以,优化方向就是合理的选择基数。
常见的做法“三数取中”法(序列太短还要结合其他排序法,如插入排序、选择排序
等),如下:
①当序列区间长度小于 7 时,采用插入排序;
②当序列区间长度小于 40 时,将区间分成 2 段,得到左端点、右端点和中点,我们
对这三个点取中数作为基数;
③当序列区间大于等于 40 时,将区间分成 8 段,得到左三点、中三点和右三点,分
别再得到左三点中的中数、中三点中的中数和右三点中的中数,再将得到的三个中数
取中数,然后将该值作为基数。
具体代码只是在上一份的代码中将“基数赋值”改为①②③对应的代码即可:
`int key=v[left];//基数赋值
if (right-left+1<=7) {
insertion_sort(v,left,right);//插入排序
return;
}else if(right-left+1<=8){
key=SelectPivotOfThree(v,left,right);//三个取中
}else{
//三组三个取中,再三个取中(使用 4 次 SelectPivotOfThree,此处不具体展示)
}
需要调用的函数:
void insertion_sort(vector &unsorted,int left, int right) //插入排序算法
{
for (int i = left+1; i <= right; i++)
{
if (unsorted[i - 1] > unsorted[i])
{
int temp = unsorted[i];
int j = i;
while (j > left && unsorted[j - 1] > temp)
{
unsorted[j] = unsorted[j - 1];
j--;
}
unsorted[j] = temp;
}
}
}
int SelectPivotOfThree(vector &arr,int low,int high)
//三数取中,同时将中值移到序列第一位
{
int mid = low + (high - low)/2;//计算数组中间的元素的下标
//使用三数取中法选择枢轴
if (arr[mid] > arr[high])//目标: arr[mid] <= arr[high]
{
swap(arr[mid],arr[high]);
}
if (arr[low] > arr[high])//目标: arr[low] <= arr[high]
{
swap(arr[low],arr[high]);
}
if (arr[mid] > arr[low]) //目标: arr[low] >= arr[mid]
{
swap(arr[mid],arr[low]);
}
//此时,arr[mid] <= arr[low] <= arr[high]
return arr[low];
//low 的位置上保存这三个位置中间的值
//分割时可以直接使用 low 位置的元素作为枢轴,而不用改变分割函数了
}
`
这里需要注意的有两点:
①插入排序算法实现代码;②三数取中函数不仅仅要实现取中,还要将中值移到最低位,从而保证原分割函数依然可用。

实践中如何优化 MySQL?

四条从效果上第一条影响最大,后面越来越小。

① SQL 语句及索引的优化
② 数据库表结构的优化
③ 系统配置的优化
④ 硬件的优化

两条相交的单向链表,如何求他们的第一个公共节点?

①如果两个链表相交,则从相交点开始,后面的节点都相同,即最后一个节点肯定相
同;
②从头到尾遍历两个链表,并记录链表长度,当二者的尾节点不同,则二者肯定不相
交;
③尾节点相同,如果 A 长为 LA,B 为 LB,如果 LA>LB,则 A 前 LA-LB 个先跳过;
——更多如链表相关经典问题:求单向局部循环链表的入、将两个有序链表合并合成
一个有序链表、链表逆序、求倒数第 K 个节点,判断是否有环等。

new/delete 和 malloc/free 的底层实现?

malloc 和 new 的区别:

1)malloc 与 free 是 C++/C 语言的标准库函数,new/delete 是 C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存;
2)new 返回指定类型的指针,并且可以自动计算所需要大小。而 malloc 则必须要由程序员计算字节数,并且在返回后强行转换为实际类型的指针;
3)new/delete 在对象创建的同时可以自动执行构造函数初始化,在对象在消亡之前会自动执行析构函数。而 malloc 只管分配内存,并不能对所得的内存进行初始化, 所以得到的一片新内存中,其值将是随机的;既然 new/delete 的功能覆盖了 malloc/free,为什么 C++还要保留 malloc/free?因为 C++程序经常要调用 C 函数,而 C 程序只能用 malloc/free 管理动态内存。

new/delete、malloc/free 底层实现原理:
概述:new/delete 的底层实现是调用 malloc/free 函数实现的,而 malloc/free 的底
层实现也不是直接操作内存而是调用系统 API 实现的。
new/delete 的两种分配方式原理图如下:
注意,针对上图最末尾所述的“new[]/delete[]时会多开辟 4 字节用于存储对象个
数”,作如下说明:

①对于内置类型:

new []不会在首地址前 4 个字节定义数组长度。delete 和 delete[]是一样的执行效果,都会删除整个数组,要删除的长度从 new 时即可知道。

②对于自定义类型:

new []会在首地址前 4 个字节定义数组长度。当 delete[]时,会根据前 4 个字节所定义的长度来执行析构函数删除整个数组。如果只是 delete 数组首地址,只会删除第一个对象的值。

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