C++核心编程-内存分区模型

内存分区模型

C++程序在执行时，将内存大方向分为四个区域。

• 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理。
• 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

在程序编译后，生成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
• 代码区时共享的，共享的目的时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他的指令

全局区：

• 全局变量和静态变量存放在此处
• 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
• 该区域的数据在程序结束后由操作系统释放

#include
using namespace std;

//全局变量  
int g_a = 10;
int g_b = 10;
//const修饰的全局变量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;
int main()
{
	//全局区
	//全局变量、静态变量、常量
	//创建普通局部变量
	int a = 10;
	int b = 10;
	cout << "局部变量a的地址为：" << (int)&a << endl;
	cout << "局部变量b的地址为：" << (int)&b << endl;

	cout << "全局变量g_a的地址为：" << (int)&g_a << endl;
	cout << "全局变量g_b的地址为：" << (int)&g_b << endl;

	//静态变量	在普通变量前添加static，属于静态变量
	static int s_a = 10;
	static int s_b = 10;
	cout << "静态变量s_a的地址为：" << (int)&s_a << endl;
	cout << "静态变量s_b的地址为：" << (int)&s_b << endl;

	//常量
	//字符串常量
	cout << "字符串常量的地址为：" << (int)&"hello,world" << endl;

	//const修饰的变量

	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;

	//const修饰的局部变量

	const int c_l_a = 10;
	const int c_l_b = 10;

	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;
}

程序运行后

栈区：

• 由编译器自动分配释放，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
#include
using namespace std;

//栈区数据注意事项 --- 不要返回局部变量的地址
//栈区的数据由编译器管理开辟和释放

int* func(int b)	//形参数据也会放在栈区
{
	b = 100;
	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()
{
	//接受func函数的返回值
	int * p = func(1);
	cout << *p << endl;	//第一次可以答应正确的数字，是因为编译器做了保留
	cout << *p << endl;	//第二次这数据就不再保留了（2022版本的vs做出改版，对返回值保留持续了）

	system("pause");
}

编译器编译时会提示不要返回局部变量或者临时变量的地址。一般会被释放产生问题（在2022VS中加入了更高的适配，对其做出了保留，但是不要如此使用）
堆区

• 由程序员分配释放，若是程序员不释放，程序结束时由操作做系统回收
• 在C++中主要利用new在堆区开辟内存
  示例

#include
using namespace std;

int* func()
{
	//利用new关键字可以将数据开辟到堆区
	//指针 本质也是局部变量，放在栈上
	int* p=new int(10);
	return p;
}
int main()
{
	//在堆区开辟数据
	int* p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

总结：

• 堆区数据由程序员管理开辟和释放
• 堆区数据利用new关键字进行开辟内存

new操作符

• c++中利用new操作符在堆区开辟数据
• 堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符delete
• 语法 ： new 数据类型
• 利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针
• 示例：

#include
using namespace std;

//1、new的基本语法
int* func()
{
	//在堆区创建整型数据
	//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;
	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
	//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;		//内存已经释放，再次访问是非法操作，会报错

}

//2、在堆区利用new开辟一个数组
void test02()
{
	//创建10整型数组，在堆区
	int * arr = new int[10];		//10代表数组有10个元素
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		arr[i] = i + 100; //给10个元素赋值 100~109
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << arr[i] << endl;
	}

	//释放堆区的数组
	//释放数组的时候 要加【】才可以
	delete[] arr;
}
int main()
{
    test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}