【C++研发面试笔记】3. 命名空间与内存管理

【C++研发面试笔记】3. 命名空间与内存管理

3.1 命名空间

命名空间就是将多个变量和函数等包含在内，使其不会与命名空间外的任何变量和函数等发生重命名的冲突。
在其中的很多实例中，都有这么一条语句：using namespace std;，即使用命名空间std，其作用就是规定该文件中使用的标准库函数都是在标准命名空间std中定义的。

3.1.1 使用命名空间解决名字冲突

修改两个头文件，把在头文件中声明的类分别放在两个不同的命名空间中。

// 对于头文件hearder1.h                     #include <cstring>   #include <cmath>   using namespace std;  namespace hearder1 { ...   // 声明函数变量   ...  } 

3.1.2 使用命名空间成员的方法

（1）使用命名空间别名
namespace TV=Television;
TV::func();
（2）使用using命名空间成员名
using TV::func();
以上语句声明：在本作用域(using语句所在的作用域)中会用到命名空间TV中的成员函数func()，在本作用域中如果使用该命名空间成员时，不必再用命名空间限定。
（3）使用using namespace命名空间成员名
在用using namespace声明的作用域中，命名空间的成员就好像在全局域声明的一样。因此可以不必用命名空间限定。显然这样的处理对写程序比较方便。但是如果同时用using namespace声明多个命名空间时，往往容易出错，因为两个命名空间可能会有同名的类和函数。
（4）无名的命名空间
由于命名空间没有名字，在其他文件中显然无法引用，它只在本文件的作用域内有效。在本程序中的其他文件中也无法使用该fun函数，也就是把fun函数的作用域限制在本文件范围中。在C浯言中可以用static声明一个函数，其作用也是使该函数的作用域限于本文件。C++保留了用static声明函数的用法，同时提供了用无名命名空间来实现这一功能。
（5）标准命名空间std
标准C++库的所有的标识符都是在一个名为std的命名空间中定义的，或者说标准头文件(如iostream)中函数、类、对象和类模板是在命名空间std中定义的。在std中定义和声明的所有标识符在本文件中都可以作为全局量来使用。但是应当绝对保证在程序中不出现与命名空间std的成员同名的标识符。
由于在命名空间std中定义的实体实在太多，有时程序设计人员也弄不请哪些标识符已在命名空间std中定义过，为减少出错机会，有的专业人员喜欢用若干个using命名空间成员声明来代替using namespace命名空间声明。但是目前所用的C++库大多是几年前开发的，当时并没有命名空间，库中的有关内容也没有放在std命名空间中，因而在程序中不必对std进行声明。

3.1.3 头文件include

#include "" 表示头文件一般是放在用户目录中
#include <> 表示头文件一般是放在系统目录中
在C++中使用这些头文件有两种方法：
（1）用C语言的传统方法
头文件名包括后缀.h，如stdio.h，math.h等。由于C语言没有命名空间，头文件并不存放在命名空间中，因此在C++程序文件中如果用到带后缀.h的头文件时，不必用命名空间。只需在文件中包含所用的头文件即可。
（2）用C++的新方法
C++标准要求系统提供的头文件不包括后缀.h，例如iostream、string。为了表示与C语言的头文件有联系又有区别，C++所用的头文件名是在C语言的相应的头文件名(但不包括后缀.h)之前加一字母c。例C语言中有关输入与输出的头文件名为stdio.h在C++中相应的头文件名为cstdio。C语言中的头文件math.h，在C++中相应的头文什名为cmath。此外，由于这些函数都是在命名空间std中声明的，因此在程序中要对命名空间std作声明：using namespace std;

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3.2 内存管理

3.2.1 程序所占内存

一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分：

• 1、栈区： 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：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）：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。程序结束后有系统释放。
• 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。

3.2.2 内存堆栈的区别

• A. 申请大小的限制：
  栈：栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
  堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。系统是用链表来存储的空闲内存地址的。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
• B. 申请效率的比较：
  栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
  堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来最方便。另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一块内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。
• C. 堆和栈中的存储内容：
  栈：函数地址，函数的各个参数，局部变量等。
  堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。
• D. 存取效率的比较：
  char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
  aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的； 而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
  但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。

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