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C++中4種管理數(shù)據(jù)內(nèi)存的方式總結(jié)

更新時間：2022年09月23日 16:34:37 作者：UestcXiye

根據(jù)用于分配內(nèi)存的方法，C++中有3中管理數(shù)據(jù)內(nèi)存的方式：自動存儲、靜態(tài)存儲和動態(tài)存儲。在存在時間的長短方面，以這三種方式分配的數(shù)據(jù)對象各不相同。下面簡要介紹這三種類型

根據(jù)用于分配內(nèi)存的方法，C++中有3中管理數(shù)據(jù)內(nèi)存的方式：自動存儲、靜態(tài)存儲和動態(tài)存儲（有時也叫做自由存儲空間或堆）。在存在時間的長短方面，以這三種方式分配的數(shù)據(jù)對象各不相同。下面簡要介紹這三種類型。

注：C++11中新增了第四種類型——線程存儲

C++的4種管理數(shù)據(jù)內(nèi)存的方式

自動存儲

在函數(shù)內(nèi)部定義的常規(guī)變量使用自動存儲空間，被稱為自動變量（automatic variable），這意味著它們在所屬的函數(shù)被調(diào)用時自動產(chǎn)生，在該函數(shù)結(jié)束時消亡。例如，當在一個自定義的函數(shù)getname()中定義了一個temp數(shù)組時，temp數(shù)組僅當getname()函數(shù)活動時存在。當成許控制權(quán)回到main()時，temp使用的內(nèi)存將自動被釋放。如果getname()返回temp的地址，則main()中的name指針指向的內(nèi)存將很快得到重新使用。這就是在getname()中使用new的原因之一。

實際上，自動變量是一個局部變量，其作用域為包含它的代碼塊。代碼塊是被包含在花括號中的一段代碼。

自動變量通常存儲在棧中。這意味著執(zhí)行代碼塊時，其中的變量將依次加入到棧中，而在離開代碼塊時，將按相反的順序釋放著些變量，著被稱為后進先出（LIFO）。因此，在程序執(zhí)行過程中，棧將不斷地增大和縮小。

靜態(tài)存儲

靜態(tài)存儲是整個程序執(zhí)行期間都存在的存儲方式。是變量稱為靜態(tài)的方式有兩種：一種是在函數(shù)外面定義它；另一種是在聲明變量時使用關(guān)鍵字statis：

static double fee = 56.50;

在K&R C中，只能初始化靜態(tài)數(shù)組和靜態(tài)結(jié)構(gòu)，而C++ Release2.0（及后續(xù)版本）和ASNI C中，也可以初始化自動數(shù)組和自動結(jié)構(gòu)。

注：自動存儲和靜態(tài)存儲關(guān)鍵在于：這些方法嚴格地限制了變量的壽命。變量可能存在于程序的整個生命周期（靜態(tài)變量），也可能只是在特定函數(shù)被執(zhí)行時存在（自動變量）。

動態(tài)存儲

new和delete運算符提供了一種比自動變量和靜態(tài)變量更靈活的方法。它們管理了一個內(nèi)存池，這在C++中被稱為自由存儲空間（free store）或堆（heap）。該內(nèi)存池同用于靜態(tài)變量和自動變量的內(nèi)存是分開的。new和delete讓您能夠在一個函數(shù)中分配內(nèi)存，而在另一個函數(shù)中釋放它。因此，數(shù)據(jù)的聲明周期不完全收程序或函數(shù)的生命時間控制。與使用常規(guī)變量相比，使用new和delete讓程序員對程序如何使用內(nèi)存有更大的控制權(quán)。然而，內(nèi)存管理也更復(fù)雜了。在棧中，自動添加和刪除機制使得占用的內(nèi)存總是連續(xù)的，單new和delete的相互影響可能導(dǎo)致占用的自由存儲區(qū)不連續(xù)，這使得跟蹤新分配內(nèi)存的位置更困難。

線程存儲

在多線程程序中，所有線程共享程序中的變量。Linux有一全局變量，所有線程都可以使用它，改變它的值。如果每個線程希望能單獨擁有它，那么就需要使用線程存儲了。表面上看起來這是一個全局變量，所有線程都可以使用它，但它的值在每一個線程中又是單獨存儲的。

線程存儲的具體用法：

1.創(chuàng)建一個類型為pthread_key_t類型的變量。

2.調(diào)用pthread_key_create()來創(chuàng)建該變量，該函數(shù)有兩個參數(shù)，第一個參數(shù)就是上面聲明的 pthread_key_t變量，第二個參數(shù)是一個清理函數(shù)，用來在線程釋放該線程存儲的時候被調(diào)用，該函數(shù)指針可以設(shè)成NULL，這樣系統(tǒng)將調(diào)用默認的清理函數(shù)；

3.當線程中需要存儲特殊值的時候，可以調(diào)用pthread_setspcific()，該函數(shù)有兩個參數(shù)，第一個為前面聲明的pthread_key_t變量，第二個為void*變量，這樣可以存儲任何類型的值；

4.如果需要取出所存儲的值，調(diào)用pthread_getspecific()，該函數(shù)的參數(shù)為前面提到的 pthread_key_t變量，該函數(shù)返回void*類型的值；

5.注銷使用pthread_key_delete()函數(shù)，該函數(shù)并不檢查當前是否有線程正在使用，也不會調(diào)用清理函數(shù)，而只是釋放以供下一次調(diào)用pthread_key_create()使用。

下面是前面提到的函數(shù)原型：

int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);
void* pthread_getspecific(pthread_key_t key);
int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*));
int pthread_key_delete(pthread_key_t *key);

線程存儲例子：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>


static pthread_key_t thread_key;

void* thread_function(void* args)
{
    pthread_t spid = pthread_self();

    pthread_setspecific(thread_key, (void *)spid);

    pthread_t gpid = (pthread_t)pthread_getspecific(thread_key);

    printf("set: %lu, get: %lu, %s\n", spid, gpid, (spid == gpid ? "equal":"not equal"));

    return NULL;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    int i;
    pthread_t threads[5];

    pthread_key_create(&thread_key, NULL);

    for (i = 0; i < 5; ++i) {
        pthread_create(&(threads[i]), NULL, thread_function, NULL);
    }

    for (i = 0; i < 5; ++i) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    pthread_key_delete(thread_key);

    return 0;
}