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:由编译器自动分配和释放,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。
内存四区的意义:
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。
程序运行前:(全局区)
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:二进制01010。
- 特点:
- 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。
其他常量:const修饰的全局变量。(全局常量)
全局区存放的数据:全局变量、静态变量、常量。
局部变量:在函数体内声明的变量。包括main函数内。
全局变量:在函数体外声明的变量。
const修饰与否:
static修饰与否:
#include<iostream>
using namespace std;
// 创建全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 20;
// const修饰的全局常量。
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 20;
int main()
{
// 全局区:存放:全局变量、静态变量、常量。
// 创建普通局部变量
int a = 10;
int b = 20;
cout << "局部变量a的地址位:" << (int)&a << endl;
cout << "局部变量b的地址位:" << (int)&b << endl;
cout << endl;
cout << "全局变量g_a的地址位:" << (int)&g_a << endl;
cout << "全局变量g_b的地址位:" << (int)&g_b << endl;
// 静态变量: 在普通变量前面加上static
static int s_a = 10;
static int s_b = 20;
cout << "静态变量s_a的地址位:" << (int)&s_a << endl;
cout << "静态变量s_b的地址位:" << (int)&s_b << endl;
cout << endl;
// 常量:分为字符串常量和const修饰的变量。
//
// 字符串常量:双引号引起来的字符串,都可以被称为字符串常量。"Hello world."。
cout << "字符串常量的地址为:" << (int)&"hello world" << endl;
// const修饰变量:还可以分为:const修饰的全局常量,const修饰的局部变量(局部常量)。
cout << "全局常量 c_g_a的地址为:" << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量 c_g_b的地址为:" << (int)&c_g_b << endl;
cout << endl; // 局部常量不在全局区。
const int c_l_a = 10;
const int c_l_b = 20;
cout << "局部常量 c_l_a的地址为:" << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部常量 c_l_b的地址为:" << (int)&c_l_b << endl;
system("pause");
return 0;
}
输出:
局部变量a的地址位:9435924
局部变量b的地址位:9435912
全局变量g_a的地址位:11583540
全局变量g_b的地址位:11583544
静态变量s_a的地址位:11583548
静态变量s_b的地址位:11583552
字符串常量的地址为:11574108
全局常量 c_g_a的地址为:11574920
全局常量 c_g_b的地址为:11574924
局部常量 c_l_a的地址为:9435900
局部常量 c_l_b的地址为:9435888
观察发现:
- 全局变量、静态变量、全局常量、字符串常量的地址很近,他们放在同一块区域(全局区)中。
- 局部变量和局部常量的地址很近,他们放在同一块区域(栈)中。
程序运行后:(栈区)
由编译器自动分配和释放,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。
#include<iostream>
using namespace std;
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()
{
int* p = func();
cout << *p << endl; // 10
cout << *p << endl; // 2055768456
system("pause");
return 0;
}
输出:
第一次可以打印正确的数字。是因为编译器怕误操作,所以会做了一次保留。但是第二次这个数字就不再保留了。
所以局部变量的地址千万不要返回。因为运行完一次之后就被释放了。再用指针操作这个内存,这个内存就不再属于这个变量了。
新的问题:
假设当函数带有形参时:结果却又不同了:
#include<iostream>
using namespace std;
//int* func()
int* func(int b)
{
b = 100;
cout << "形参b的内存地址为:" << (int)&b << endl; // 5242140
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()
{
int num = 1;
int* p = func(num);
cout << "实参num的内存地址为:" << (int)&num << endl; // 5242364
cout << *p << endl; // 5312572
cout << *p << endl; // 5312572
cout << *p << endl; // 5312572
system("pause");
return 0;
}
输出:
此时我将代码一步步屏蔽,试图查找原因:发现当
屏蔽掉main中的17行、18行打印时。
#include<iostream>
using namespace std;
int* func()
//int* func(int b) // 形参数据也会放在栈区。
{
//b = 100;
//cout << "形参b的内存地址为:" << (int)&b << endl; // 5242140
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()
{
int num = 1;
int* p = func();
//cout << "实参num的内存地址为:" << (int)&num << endl; // 5242364
//cout << "实参num的内存地址为:" << (int)&num << endl; // 5242364
cout << *p << endl; // 5312572
cout << *p << endl; // 5312572
cout << *p << endl; // 5312572
system("pause");
return 0;
}
当我放开打印时:
#include<iostream>
using namespace std;
int* func()
//int* func(int b) // 形参数据也会放在栈区。
{
//b = 100;
//cout << "形参b的内存地址为:" << (int)&b << endl; // 5242140
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()
{
int num = 1;
int* p = func();
cout << "实参num的内存地址为:" << (int)&num << endl; // 5242364
//cout << "实参num的内存地址为:" << (int)&num << endl; // 5242364
cout << *p << endl; // 5312572
cout << *p << endl; // 5312572
cout << *p << endl; // 5312572
system("pause");
return 0;
}
输出:
进一步实验:
#include<iostream>
using namespace std;
//int* func()
int* func(int b) // 形参数据也会放在栈区。
{
b = 100;
cout << "形参b的内存地址为:" << (int)&b << endl; // 5242140
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()
{
int num = 1;
int* p = func(num);
//cout << "实参num的内存地址为:" << (int)&num << endl; // 5242364
//cout << "实参num的内存地址为:" << (int)&num << endl; // 5242364
cout << *p << endl; // 5312572
cout << *p << endl; // 5312572
cout << *p << endl; // 5312572
system("pause");
return 0;
}
输出:
也就是说只要main中不事先打印,不调用cout那就没事,一旦在打印指针之前,cout输出过一次,其他数据,那么这个指针就不变。
这个问题原因不知,如果有知道的小伙伴,请评论区留言告知我。
堆区:new 和 delete
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关键字在堆区开辟内存。
#include<iostream>
using namespace std;
int* func()
{
//int a = 10;
//return &a;
//
// 利用 new关键字 将数据开辟到 堆区。
// 指针本质也是局部变量,也是放在栈区,只是指针保存的实际数据在堆区。
int* p = new int(10);
return p;
}
int main()
{
int* p = func();
cout << *p << endl; // 10
cout << *p << endl; // 10
cout << *p << endl; // 10
system("pause");
return 0;
}
指针是一种类型。4个字节,保存在栈中,栈的数据内容为指向的内存地址。
用new关键字可以在内存堆中开辟空间存储数据。
A* p = new A(值);返回的是一个地址。
新建一个指向A类型的数据在堆中的地址这样一个变量。
可以由程序员释放内存空间:delete
#include<iostream>
using namespace std;
int* func()
{
// 在堆区创建一个整型数据。
// new 返回的是:该数据类型的指针。
int* p = new int(10);
return p;
}
void test01()
{
int* p = func();
cout << *p << endl; // 10
cout << *p << endl; // 10
// 在堆中的数据,只要程序员不主动释放,那么就一直存在。
// 堆区的数据,由程序员管理开辟,程序员管理释放。
// 如果想释放堆区的数据,利用关键字delete
delete p;
//cout << *p << endl; // 引发了异常:读取访问权限冲突。内存已经被释放,再次访问就是非法,会报错。
}
void test02()
{
// 在堆区开辟一个数组:
int* arr = new int[10]; // 返回连续数组的首地址。
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
arr[i] = i + 100;
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << arr[i] << endl;
}
// 释放堆区数组:
// 释放数组的时候,要加[]才可以。
delete[] arr;
}
int main()
{
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
一行代码的解释:
看到一行代码:int a = 10;
int表示整型,在内存栈区中开辟4个字节用来保存数据。这个数据值为10。这个区域用a来表示。