字节操作、对象生命周期与 C API 边界

C 和 C++ 都能操作原始内存，但 C++ 还区分存储（storage）与对象（object）。面试中谈 void*、malloc、memcpy、字符串 API 或结构体比较时，应先说清：自己处理的是字节，还是一个已经构造、拥有类型与生命周期的对象。

`void*`：通用地址，不是“无所不能的对象指针”

void* 可以保存任意对象指针的地址，因此常出现在 C 风格回调和内存分配 API 中；但它没有指向对象的静态类型，不能直接解引用，也不能进行有意义的 C++ 指针算术。

C++ 中 void* 到对象指针的转换需要显式写出；C 中允许隐式转换。应尽量把 C 风格 void* 边界封装在窄小的适配层中，业务代码使用有类型的指针、引用、容器和 RAII 类型。

`new`、`operator new` 与 `malloc`

malloc(size) 只申请一块原始字节存储，成功返回 void*，失败返回空指针；它不执行构造函数。
表达式 new T(args...) 通常先调用可替换的 operator new 取得存储，再在该存储上构造 T；普通 new 失败通常抛 std::bad_alloc。
free 只释放由匹配的 malloc 家族得到的存储；delete 先析构对象、再调用匹配的 operator delete。两套 API 不能交叉配对。

C++ 的“自由存储区（free store）”与操作系统/分配器口语中的“堆（heap）”常重叠，但不是严格同义词；operator new 可以被替换或重载。优先把资源封装进RAII对象，而不是在业务代码中手写 new/delete。

分配器是否使用 brk、mmap、线程缓存或其他策略，以及阈值具体是多少，都是操作系统、运行库版本和配置相关的实现细节，不能背成“1 KB / 1 MB 一定走哪条路径”。

`memcpy`、`memmove` 与重叠区间

两者都按字节复制指定长度，不会检查 C 字符串结尾、不会调用构造/析构函数，也不会理解业务字段。

对重叠区间调用 memcpy 是未定义行为，不能根据某个实现“似乎会倒序复制”而依赖它；重叠时必须用 memmove。
将 memcpy 用于 C++ 对象前，应确认类型是否适合按字节复制。对包含资源所有权、虚函数、指针或非平凡构造/析构语义的对象盲目复制字节，通常会破坏对象不变量甚至造成双重释放。
传输对象状态应优先定义序列化格式；复制普通对象优先使用拷贝/移动构造和赋值。

C 字符串与显式长度

C 字符串是以 \0 结尾的 char 序列：

cpp

char name[10] = "hello";
std::size_t used = std::strlen(name); // 5，不含结尾 '\0'
std::size_t bytes = sizeof(name);     // 10，仅数组仍在当前作用域时

strlen 从起点扫描到第一个 \0，所以输入必须指向有效且以 \0 终止的字符序列；它是运行期线性扫描。
sizeof 是编译期运算符，可求类型或对象大小；数组作为函数参数会退化为指针，函数内 sizeof(arr) 得到的是指针大小，而不是调用者数组长度。
strcpy 不知道目标缓冲区容量，长度不足会越界；strncpy 也有“不保证补零 / 可能浪费填充”的陷阱。

新 C++ 代码优先使用 std::string 管理所有权、std::string_view 表示不拥有的带长度视图，或向 C API 同时传递 pointer + length。string_view 不会延长底层字符串生命周期。

对齐、padding 与结构体比较

为了满足成员的对齐要求，编译器可在成员之间和对象末尾插入 padding；大小与偏移依赖平台 ABI、编译器和编译选项。

因此一般不要用 memcmp(&a, &b, sizeof a) 判断两个结构体“值相等”。除了 padding 可能未初始化，即使每个业务成员相同字节也可能不同之外，还有几个更根本的问题：

指针成员：memcmp 比较的是指针值（地址），而不是指向的内容；
浮点成员：-0.0 与 +0.0 用 == 相等但位模式不同，NaN 的位模式也不固定，且 NaN != NaN；
非平凡可复制类型：std::string、std::vector 等成员的对象表示包含堆指针和元数据；内容相同但容量不同的两个对象位模式不同，对非平凡可复制类型读取对象表示本身也是未定义行为。

应逐成员比较，或为适合的类型使用默认比较运算符（C++20）：

cpp

struct Point {
    int x;
    int y;
    bool operator==(const Point&) const = default;
};

struct Line {
    Point start;
    Point end;
    std::string label;
    bool operator==(const Line&) const = default; // 逐成员使用各自的 ==，string 比较内容
};

默认的 == 对每个成员调用该成员自己的 ==，因此 std::string 比较的是字符串内容；浮点成员仍按 == 语义（NaN != NaN）。C++11 中也可以用 std::tie(a.x, a.y) == std::tie(b.x, b.y)。若需要区分“字节完全一致”与“逻辑相等”，应明确这是两种不同的语义。

memcmp 只适合“按字节比较对象表示”的场景：确认类型是平凡可复制、结构无 padding（例如只含整型的紧凑结构）、成员不含指针和浮点，并且确实需要位级一致（如原始协议载荷、去重指纹）。工程中判断逻辑相等，一律优先成员比较或默认比较运算符。

union 的成员共享同一段存储；写入一个成员后，通常只有当前活动成员可按其类型安全读取。不要把它当成通用的跨类型位转换工具；需要位级重解释时优先考虑 std::bit_cast（满足其类型约束时）或明确的编码/解码逻辑。

面试速答

memcpy 和 memmove 的区别：二者都复制字节；memcpy 要求源和目标不重叠，重叠调用是未定义行为；memmove 保证重叠时也能得到正确结果。两者都不执行 C++ 构造析构，不能替代对象级复制。

为什么 memcmp 不适合比较一般结构体：结构体可能有未初始化 padding，字节不等不代表字段不等；同时某些字段也未必适合纯字节语义。应以类型语义逐字段比较或定义 operator==。

字节操作、对象生命周期与 C API 边界 ​

void*：通用地址，不是“无所不能的对象指针” ​

new、operator new 与 malloc ​

memcpy、memmove 与重叠区间 ​

C 字符串与显式长度 ​

对齐、padding 与结构体比较 ​

面试速答 ​