5、C++指针（二）：指针操作与内存分配

一、原始指针的基本运算

1 - *与&操作

#include 

using namespace std;
int main()
{
	char ch = 'a';

	// &操作符
	//&ch = 97;                      // &ch左值不合法
	char* cp = &ch;                // &ch右值
	//&cp = 97;                      // &cp左值不合法
	char** cpp = &cp;            // &cp右值

	// *操作符
	*cp = 'a';                           // *cp左值取变量ch位置
	char ch2 = *cp;                 // *cp右值取变量ch存储的值
	//*cp + 1 = 'a';                 //  *cp+1左值不合法的位置
	ch2 = *cp + 1;                  //  *cp+1右值取到的字符做ASCII码+1操作
	*(cp + 1) = 'a';                  //  *(cp+1)左值语法上合法，取ch后面位置
	ch2 = *(cp + 1);                //  *(cp+1)右值语法上合法，取ch后面位置的值

	return 0;
}

2 - ++与- -操作

• 反汇编查看分析

#include 

using namespace std;
int main()
{
	char ch = 'a';
	char* cp = &ch;

	char* cp2 = ++cp;
	char* cp3 = cp++;
	char* cp4 = --cp;
	char* cp5 = cp--;
	return 0;
}

二、C++程序的存储区域划分

1 - 栈和队列

2 - 代码和数据的存储

#include 

int a = 0;						//(GVAR)全局初始化区 
int* p1;						//(bss)全局未初始化区 
int main()						//(text)代码区
{
	int b = 1;					//(stack)栈区变量 
	char s[] = "abc";			//(stack)栈区变量
	int* p2 = NULL;				//(stack)栈区变量
	const char* p3 = "123456";	//123456\0在常量区, p3在(stack)栈区
	static int c = 0;			//(GVAR)全局(静态)初始化区 
	p1 = new int(10);			//(heap)堆区变量
	p2 = new int(20);			//(heap)堆区变量
	char* p4 = new char[7];		//(heap)堆区变量
	strcpy_s(p4, 7, "123456");	//(text)代码区

	//(text)代码区
	if (p1 != NULL)
	{
		delete p1;
		p1 = NULL;
	}
	if (p2 != NULL)
	{
		delete p2;
		p2 = NULL;
	}
	if (p4 != NULL)
	{
		delete[] p4;
		p4 = NULL;
	}
	//(text)代码区
	return 0;					//(text)代码区
}

三、堆heap

• 动态分配资源 —— 堆heap
  • ①.从现代的编程语言角度来看，使用堆，或者说使用动态内存分配，是一件自然不过的事情
  • ②.动态内存带来了不确定性：内存分配耗时需要多久？失败了怎么办？在实时性要求比较高的场合，如一些嵌入式控制器和电信设备
  • ③.一般而言，当我们在堆上分配内存时，很多语言会使用new这样的关键字，有些语言则是隐式分配
  • ④.在C++中new的对应词是delete，因为C++是可以让程序员完全接管内存的分配释放的
• 分配和回收动态内存的原则
  • ①.分配一个某个大小的内存块
  • ②.释放一个之前分配的内存块
  • ③.垃圾回收操作，寻找不再使用的内存块并予以释放；这个回收策略需要实现性能、实时性、额外开销等各方面的平衡，很难有统一和高效的做法
• C++和Java的对比：C++做了①，②两件事；而java则做了①，③两件事

四、资源管理方案 —— RAII

• RAII的概念：RAII（Resource Acquisition Is Initialization），C++所特有的资源管理方式；有少量其他语言，如D、Ada和Rust也采纳了RAII，但主流的编程语言中，C++是唯一一个依赖RAII来做资源管理的
• RAII的原理：RAII依托栈和析构函数，来对所有的资源 —— 包括堆内存在内进行管理；对RAII的使用，使得C++不需要类似于Java那样的垃圾收集方法，也能有效地对内存进行管理；RAII的存在，也是垃圾收集虽然理论上可以在C++使用，但从来没有真正流行过的主要原因
• RAII在C++的使用：RAII有比较成熟的智能指针代表，如std::auto_ptr和boost:shared_ptr

五、栈和堆中的变量对比

——	栈区（stack）	堆区（heap）
作用域	函数体内，语句块{}作用域	整个程序范围内，由new,malloc开始，delete,free结束
编译间大小确定	变量大小范围确定	变量大小范围不确定，需要运行期确定
大小范围	Windows系统默认栈大小是1M，linux常见默认栈大小是8M或10M	所有系统的堆空间上限是接近内存（虚拟内存）的总大小（一部分被OS占用）
内存分配方式	地址由高到低减少	地址由低到高增加
内容是否可变	可变	可变

六、全局静态存储区和常量存储区变量对比

——	全局静态存储区	常量存储区
存储内容	全局变量，静态变量	常量
编译期间大小是否确定	确定	确定
内容是否可变	可变	不可变