C++ 在变量的内存地址上做了啥来“释放”它？

Posted 2023-02-23

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【中文标题】C++ 在变量的内存地址上做了啥来“释放”它？【英文标题】：What does C++ do at the memory address of a variable to "deallocate" it?C++ 在变量的内存地址上做了什么来“释放”它？ 【发布时间】：2019-02-07 19:07:33 【问题描述】：

例如。当一个具有局部整数变量 x 的函数结束时，C++ 对存储在与 x 对应的内存位置的值做了什么？是否插入随机值？

【问题讨论】：

没有专门做的。为什么你需要知道？销毁涉及对象清理（这是内置类型的无操作）和释放。你问的是销毁还是释放。这是定义的实现，而不是你程序员可以知道的事情（也不是你应该需要关心的事情）。从你的角度来看，它已经消失了。答案：实现细节，可能因平台而异。可能是;实现细节。该值被忽略并最终可能被覆盖。局部变量可以存储在寄存器中。如果它们存储在寄存器中，则很可能在重用寄存器时会覆盖该值。 【参考方案1】：

可能发生的事情 - 什么都没有。删除某些东西会占用资源，因此它只是调整指向该内存的堆栈指针。这将导致下次使用此内存时将其覆盖。

您可以在不初始化变量的情况下使用变量时看到类似的情况。

int i;

i 将在其中包含“垃圾”数据，该“垃圾”来自内存中此特定位置正在使用的时间。可以是旧照片、文本文件或 w/e。

【讨论】：

注意：局部变量可以在寄存器中分配。因此不会分配任何堆栈内存。【参考方案2】：

这在很大程度上取决于实现。

在大多数情况下，什么都不做。您解除分配（这会更改堆栈指针）。在这种情况下，您无需修改内存。

在一些非常晦涩的情况下，您可能会发现不同的事情。在一个示例中，可以将 RTOS RTEMS 设置为在解除分配时写入内存。它可能会写一些特定的东西，比如0xCDCDCDCD 或0xDEADBEEF。这在调试这些 RTOS 系统中的内存问题时会很有帮助，因为当您使用坏内存时很容易识别。但这非常罕见。

【讨论】：

使用“将内存标记为未使用”这样的措辞具有误导性。没有标记，至少对于函数结束时生命周期结束的单个对象没有标记。在典型的实现中，发生的所有事情（对于普通旧数据）都是调整堆栈指针。【参考方案3】：

理论上没有指定，但实际上不会为单个基本类型对象（如 int、double、T* 等）进行分配。在某些情况下，堆栈指针不会被修改，编译器只是重用其他变量的空间：

for (int i=0 ; i < 10 ; i++)
   foo(i);
for (int j=0 ; j < 10 ; j++)
   foo(j);

最有可能的是，编译器将重用i 的空间来分配j。这在godbolt.org with gcc 上很容易验证：

.L2:
        mov     edi, ebx
        add     ebx, 1
        call    foo(int)
        cmp     ebx, 10
        jne     .L2
        xor     ebx, ebx
.L3:
        mov     edi, ebx
        add     ebx, 1
        call    foo(int)
        cmp     ebx, 10
        jne     .L3

不仅循环是相同的，它们甚至不使用堆栈。而不是堆栈，i 和 j 变量都分配在 `ebx.在这个例子中，分配和释放是完全透明的，只是简单地使用或不使用寄存器。

一个更复杂的示例将在堆栈上执行相同的操作：

int foo(int);
void bar(int*);
void bar()

    
        int a[10];
        for (int i=0 ; i < 10 ; i++)
            a[i] = foo(i);
        bar(a);
    
    
        int b[10];
        for (int j=0 ; j < 10 ; j++)
            b[j] = foo(j);
        bar(b);

另外，咨询second godbolt.org example 产生：

        xor     ebx, ebx ; <--- this is simply part of the next block
        sub     rsp, 48;   <--- allocating the stack space
.L2:
        mov     edi, ebx
        call    foo(int)
        mov     DWORD PTR [rsp+rbx*4], eax
        add     rbx, 1
        cmp     rbx, 10
        jne     .L2
        mov     rdi, rsp
        xor     ebx, ebx ; <--- this is simply part of the next block
        call    bar(int*)
.L3:
        mov     edi, ebx
        call    foo(int)
        mov     DWORD PTR [rsp+rbx*4], eax
        add     rbx, 1
        cmp     rbx, 10
        jne     .L3
        mov     rdi, rsp
        call    bar(int*)
        add     rsp, 48  ; <-- deallocating the stack space

同样，这两种情况的代码是相同的。堆栈上没有释放或分配变量。行：

        a[i] = foo(i);

被翻译成

        mov     DWORD PTR [rsp+rbx*4], eax

它只是写相对于堆栈指针（rsp）的数据。它基本上是根据其相对于堆栈指针的位置找到a 的内容。两个代码块之间的堆栈指针没有更新，它只是通过将堆栈指针复制到rdi来传递给bar()：

        mov     rdi, rsp
        call    bar(int*)

正如我所展示的，通常在块运行期间不会发生分配和解除分配。通常，在函数的开始和结束时，堆栈指针会更新以反映变量。

与简单的整数值不同，具有析构函数的类型更复杂，但我不会对此进行深入讨论，因为问题中没有提出。

【讨论】：

【参考方案4】：

如果你正在创建一个对象并分配一个指向它的指针

Animal* animal =new Animal() ;

它会在内存中分配一个内存区域。就像你正在盖房子并给某人地址。

delete animal;

会去那个内存区域并销毁它。就像你用地址追踪房子并销毁它一样。那么它所持有的价值将是垃圾。作为一个好的做法，您必须将房屋地址设为nullptr。

animal = nullptr;

【讨论】：

【参考方案5】：

就像 user3344003 所说，变量 x 分配在堆栈上，即堆栈指针指向的位置。如果您不知道堆栈指针是什么，则需要阅读它。当函数结束时，对（所有）局部变量的引用将丢失，包括 x。现在用作堆栈的内存被重用，包括 x 在内的所有局部变量的值因此丢失，因为它们的引用（堆栈上的内存地址）丢失了，也因为内存被重用于其他变量或用途。

【讨论】：

对于当前的 C++ 实现，“堆栈指针”的概念在实践中存在，但标准并未强制要求或引用它。自动存储必须实现一个堆栈，一个 LIFO 结构，但标准并不要求该堆栈是机器堆栈。特别是，对于协程来说，使用链表堆栈是有意义的。【参考方案6】：

这种行为不是由 C++ 定义的，但我知道的每个实现都会做这样的事情。

编译器确定函数中的局部变量需要多少字节。编译器创建的 prolog 代码执行如下操作：