C++ 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)--內(nèi)存分區(qū)詳解
一、分區(qū)的意義
在講分區(qū)前,先談?wù)剝?nèi)存分區(qū)的意義,也就是為什么程序要進(jìn)行分區(qū)?
筆者認(rèn)為這是為了編程的靈活性,因?yàn)閷?nèi)存分區(qū)后,不同區(qū)域的內(nèi)存,相關(guān)的數(shù)據(jù)就有的不同的生命周期。以筆者之前的一篇算法復(fù)雜度的blog中提到棧幀空間為例,在此就是指棧區(qū),而棧區(qū)多指非main函數(shù)調(diào)用的內(nèi)存(相關(guān)參數(shù)等),當(dāng)非main函數(shù)調(diào)用結(jié)束后,這塊的內(nèi)存就會(huì)清空釋放。而這里的數(shù)據(jù)就可以和在main函數(shù)中的數(shù)據(jù)有不同的生命周期。
二、代碼區(qū)
1、定義
存放函數(shù)體內(nèi)的二進(jìn)制代碼,由操作系統(tǒng)進(jìn)行管理
注意:代碼區(qū)是在程序運(yùn)行前的內(nèi)存區(qū)域,除了代碼區(qū),運(yùn)行前還有全局區(qū)。代碼區(qū)存放的二進(jìn)制代碼其實(shí)就是編譯器(cpu)執(zhí)行的指令。
2、特點(diǎn)
1)代碼區(qū)是共享的,之所以共享是因?yàn)閷?duì)于被頻繁執(zhí)行的程序,只需要在內(nèi)存中存放一份代碼即可。避免內(nèi)存過多的浪費(fèi)。
2)代碼區(qū)是只讀的,原因是防止程序意外地修改了它的指令。
三、全局區(qū)
前面提到全局區(qū),也在程序執(zhí)行前。
1、定義
存放全局變量和靜態(tài)變量以及常量
2、特點(diǎn)
該區(qū)域的數(shù)據(jù)在程序結(jié)束后由操作系統(tǒng)釋放。
3、相關(guān)代碼
1)全局變量
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
// 全局變量
int g_a = 10;
int g_b = 10;
int main()
{
// 全局區(qū)
// 全局變量、靜態(tài)變量、常量
// 創(chuàng)建普通局部變量
int a = 10;
int b = 10;
cout << "局部變量a的地址為: " << (int)&a << endl
<< "局部變量b的地址為: " << (int)&b << endl;
cout << "全局變量g_a的地址為: " << (int)&g_a << endl;
cout << "全局變量g_b的地址為: " << (int)&g_b << endl;
system("pause");
return 0;
}
程序執(zhí)行結(jié)果:

從結(jié)果看,局部變量和全局變量存放的地址顯然有很大的不同,而從a和b以及g_a和g_b的地址來看,全局變量和局部變量相鄰的變量的內(nèi)存地址是相近,從結(jié)果看是差了4,這是因?yàn)閱挝籭nt占4個(gè)字節(jié)。
2)靜態(tài)變量
// 靜態(tài)變量 在普通變量前面加static,屬于靜態(tài)變量 static int s_a = 10; static int s_b = 10; cout << "靜態(tài)變量s_a的地址為: " << (int)&s_a << endl; cout << "靜態(tài)變量s_b的地址為: " << (int)&s_b << endl;
將上述代碼加入到前面的main函數(shù)中,運(yùn)行得到如下結(jié)果

3)常量(不包含局部常量即const修飾的局部變量)
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
// 全局變量
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()
{
// 全局區(qū)
// 全局變量、靜態(tài)變量、常量
// 創(chuàng)建普通局部變量
int a = 10;
int b = 10;
cout << "局部變量a的地址為: " << (int)&a << endl
<< "局部變量b的地址為: " << (int)&b << endl;
cout << "全局變量g_a的地址為: " << (int)&g_a << endl;
cout << "全局變量g_b的地址為: " << (int)&g_b << endl;
// 靜態(tài)變量 在普通變量前面加static,屬于靜態(tài)變量
static int s_a = 10;
static int s_b = 10;
cout << "靜態(tài)變量s_a的地址為: " << (int)&s_a << endl;
cout << "靜態(tài)變量s_b的地址為: " << (int)&s_b << endl;
// 常量
// 字符串常量
cout << "字符串常量的地址為: " << (int)&"hello world" << endl;
//const修飾的變量
// const修飾的全局變量、const修飾的局部變量
cout << "全局常量c_g_a的地址為: " << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量c_g_b的地址為: " << (int)&c_g_b << endl;
// 局部常量
const int c_l_a = 10;
const int c_l_b = 10;
cout << "局部常量c_l_a的地址為: " << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部常量c_l_b的地址為: " << (int)&c_l_b << endl;
system("pause");
return 0;
}


四、棧區(qū)——程序運(yùn)行后
1、定義
由編譯器自動(dòng)分配釋放,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量等
注意 :不要返回局部變量的地址,棧區(qū)開辟的數(shù)據(jù)由編譯器自動(dòng)釋放。
2、相關(guān)代碼
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
// 棧區(qū)注意事項(xiàng)——不要返回局部變量的地址
// 棧區(qū)的數(shù)據(jù)由編譯器管理開辟和釋放
int* func(int b) // 形參數(shù)據(jù)也會(huì)放在棧區(qū)
{
b = 100;
int a = 10; // 局部變量 存放在棧區(qū),棧區(qū)的數(shù)據(jù)在函數(shù)執(zhí)行完后自動(dòng)釋放
return &a; // 返回局部變量的地址
}
int main()
{
// 接收func函數(shù)的返回值
int* p = func(1);
cout << *p << endl; // 第一次可以打印正確數(shù)字,是因?yàn)榫幾g器做了保留
cout << *p << endl; // 第二次就不保留了
system("pause");
return 0;
}

五、堆區(qū)——運(yùn)行后
1、定義
由程序員分配釋放,若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)由操作系統(tǒng)回收
c++中主要利用new在堆區(qū)開辟內(nèi)存
2、相關(guān)代碼和運(yùn)行結(jié)果
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int* func()
{
// 利用new關(guān)鍵字 可以將數(shù)據(jù)開辟到堆區(qū)
// 指針 本質(zhì)也是局部變量,放在棧上,指針保存的數(shù)據(jù)是放在堆區(qū)
int* p = new int(10);
return p;
}
int main()
{
// 在堆區(qū)開辟數(shù)據(jù)
int* p = func();
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
system("pause");
return 0;
}

總結(jié)
本片文章就到這里了,希望能夠給你帶來幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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