C++核心编程内存分区模型

Posted 2021-12-24 ZSYL

【C++核心编程】内存分区模型

• 1 内存分区模型
• • 1.1 程序运行前
  • 1.2 程序运行后
  • 1.3 new操作符
• 总结

本阶段主要针对C++面向对象编程技术做详细讲解，探讨C++中的核心和精髓。

1 内存分区模型

C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域

• 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
• 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
• 栈区：由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等
• 堆区：由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

内存四区意义：

不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期, 给我们更大的灵活编程

1.1 程序运行前

​ 在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域

​ 代码区：

​ 存放 CPU 执行的机器指令

​ 代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可

​ 代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令

​ 全局区：

​ 全局变量和静态变量存放在此.

​ 全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量也存放在此.

​ 该区域的数据在程序结束后由操作系统释放.

示例：

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;

int main() 

	//局部变量
	int a = 10;
	int b = 10;

	//打印地址
	cout << "局部变量a地址为： " << (int)&a << endl;
	cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;

	cout << "全局变量g_a地址为： " <<  (int)&g_a << endl;
	cout << "全局变量g_b地址为： " <<  (int)&g_b << endl;

	//静态变量
	static int s_a = 10;
	static int s_b = 10;

	cout << "静态变量s_a地址为： " << (int)&s_a << endl;
	cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;

	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;
	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;

	cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;
	cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&c_g_b << endl;

	const int c_l_a = 10;
	const int c_l_b = 10;
	cout << "局部常量c_l_a地址为： " << (int)&c_l_a << endl;
	cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;

	system("pause");

	return 0;

打印结果：

总结：

• C++中在程序运行前分为全局区和代码区
• 代码区特点是共享和只读
• 全局区中存放全局变量、静态变量、常量
• 常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量

1.2 程序运行后

​ 栈区：

​ 由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等

​ 注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放

示例：

int * func()

	int a = 10;
	return &a;


int main() 

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;

	system("pause");

	return 0;

编译器只保留一次变量的数据。

​ 堆区：

​ 由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

​ 在C++中主要利用new在堆区开辟内存

示例：

int* func()

	int* a = new int(10);
	return a;


int main() 

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
    
	system("pause");

	return 0;

总结：

堆区数据由程序员管理开辟和释放

堆区数据利用new关键字进行开辟内存

1.3 new操作符

​ C++中利用new操作符在堆区开辟数据

​ 堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符 delete

​ 语法：new 数据类型

​ 利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

示例1： 基本语法

int* func()

	int* a = new int(10);
	return a;


int main() 

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;

	//利用delete释放堆区数据
	delete p;

	//cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问

	system("pause");

	return 0;

示例2：开辟数组

//堆区开辟数组
int main() 

	int* arr = new int[10];

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	
		arr[i] = i + 100;
	

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	
		cout << arr[i] << endl;
	
	//释放数组 delete 后加 []
	delete[] arr;

	system("pause");

	return 0;

总结

• 全局区

// 全局变量，main函数外面定义的

// 静态变量

static int a = 10;

// 常量：字符串常量
"string"

// const修饰的全局变量（也放常量区）
const int a, b, c = 10;

• 栈区
  由编译器自动分配和释放（形参也会放在栈区）

int* func()

	int a = 10;  // 局部变量 存放在栈区，栈区的数据在函数执行完后自动释放
	return &a;  // 返回局部变量的地址


int main() 
	// 接受func函数的返回值
	int *p = func();
	cout << *p << endl;  // 解引用 第一次可以打印，编译器做了保留
	cout << *p << endl;  // 解引用 第二次不再保留
	

• 堆区
  由程序员分配释放，程序结束时，由操作系统回收
  使用new在堆区开辟内存

int* func() 
	int * p = new int(10);  // 使用new开辟到堆区
	return p;  // 指针是局部变量，保存在堆区

• new 关键字
  如何释放内存：delete 变量;
  cout << *p << endl;：内存已释放，再次访问会报错

int * arr = new int[10]; // 创建数组，也是一个指针
arr[i]：也可以操作数组 

释放堆区数组：delete[] arr;

---

加油!

感谢!

努力!