C++数组在内存中的分配

Posted 2020-07-21 小小强001

接前一篇的内容，C++中数组在内存中也有静态分配和动态分配的区别。静态数组建立的方式为：A a[]，它在栈上分配空间;动态方式是使用new，malloc在堆上分配。

数组要么在静态存储区被创建（如全局数组），要么在栈或堆上被创建。数组名对应着（而不是指向）一块内存，其地址与容量在生命期内保持不变，只有数组的内容可以改变。看下例：

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3  void test()
 4  {
 5      char ch[]="hello";
 6      ch[0]=\'H\';
 7      char*p="world";
 8      p[0]=\'W\';//出错
 9      cout<<ch<<endl;
10      cout<<p<<endl;
11  }
12 int main()
13 {
14     test();
15     return 0;
16 }

程序中用指针指向了一个常量字符串"world",C++常量字符串存在常量存储区，且不能修改，故会出错。
数组的在栈上分配，或堆上分配的区别可以看下例：将test和main函数修改为下

 1 char* test()
 2 {
 3     char ch[]="hello";//在栈上
 4 /*    char* ch= new char[6];//在堆上
 5     ch[0]=\'h\';
 6     ch[1]=\'e\';
 7     ch[2]=\'l\';
 8     ch[3]=\'l\';
 9     ch[4]=\'0\';
10     ch[5]=\'\\0\';
11     */
12     return ch;
13 }
14 int main()
15 {
16 char*p=test();
17 cout<<p<<endl;
18 return 0;
19 }

很明显程序程序编译时出现：warning C4172: returning address of local variable or temporary。在test调用结束后在栈上分配的数组已经销毁，p即为野指针指向无效内容。这里把数组名作为l函数返回值。如果换成下面注释的代码在堆上分配则没有问题，注意最后的\'\\0\'，字符串的最后是以\'\\0\'来判断结束的，不然会出界输出无效内容。这里可以看出C++数组在内存中的存储形式与上篇内容介绍的一样。将test改为如下：

 1 char* test()
 2 {
 3     char* ch= new char[6];//在堆上
 4     ch[0]=\'h\';
 5     ch[1]=\'e\';
 6     ch[2]=\'l\';
 7     ch[3]=\'l\';
 8     ch[4]=\'0\';
 9     ch[5]=\'\\0\';    
10 char c[] = "hello world";
11 char *p = c;
12 cout<< sizeof(c) << endl; // 12字节
13 cout<< sizeof(ch) << endl; // 4字节
14 cout<< sizeof(p) << endl; // 4字节
15     return ch;
16 }

静态数组名用sizeof可以知道数组实际所占的内存大小，而指向数组的指针占用空间即为普通指针的大小。当数组作为函数的参数进行传递时，该数组自动退化为同类型的指针。

在上一篇关于C++中类在内存中分配的介绍举例时发现一个问题，当两个指针指向同一个对象时，发现delete一个指针销毁该对象后，用另一个指针扔能调用该类的函数，这个是野指针应该有错啊。看下面的例子：

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3  class A
 4  {
 5  public:
 6      void fun()
 7      {
 8          cout<<"class of a:"<<endl;
 9      }
10      int num;
11  };
12   A* test()
13  {
14     A*p;
15     A a;
16     a.num=11;
17     p=&a;
18 p->fun();
19 return p;
20  }
21 int main()
22 {
23 A*s=test();
24 s->fun();
25 return 0;
26 }

程序运行结果：

即两次输出class of a，一次是在test函数内，一次是s调用。test内的a分配在栈上，函数结束后应该就销毁了，为什么s还能调用fun。原来类中的成员数据和函数是存放在不同位置的。C++类的方法存放在"程序代码区"，而类中的数据成员（对象数据成员）存放在类的实例对象中，即该成员数据存放在堆或栈中。s指向对象的成员数据已销毁，而类的方法还在。

若将上面代码第8行改为：cout<<"class of a:"<<this->num<<endl;程序运行结果为：

 

 即s输出的数据成员num为无效，因为该对象已释放。关于C++内存管理还有很多内容，需要进一步加强学习。