c++程序的内存模型

ゝ一纸荒年。 2023-03-03 13:26 3阅读 0赞

# c++程序的内存模型 #

### 内存分区模型 ###

*  c++程序在执行的时候，将内存大方向的划分为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

*  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，生成了exe可执行文件，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  
> 全局变量还包含了常量区，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  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NjcxNzMy_size_16_color_FFFFFF_t_70]

*  实例：

#include<iostream>
    using namespace std;
    //全局变量
    int g_a = 10;
    int g_b = 10;
    //const修饰的全局变量--全局常量
    const int c_g_a = 10;
    const int c_g_b = 10;
    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 = 10;
    	cout << "局部变量a的地址：" << (int)&a<< endl;
    	cout << "局部变量b的地址：" << (int)&b << endl;
    	cout << "全局变量g_a的地址：" << (int)&g_a << endl;
    	cout << "全局变量g_b的地址：" << (int)&g_b << endl;
    	//静态变量
    	static int s_a = 10;//在普通变量的前面加上static，就变成了静态变量
    	static int s_b = 10;
    	cout << "静态变量s_a的地址：" << (int)&s_a << endl;
    	cout << "静态变量s_b的地址：" << (int)&s_b << endl;
    	//常量
    	//字符串常量
    	cout << "字符串常量的地址：" << (int)&"hello world" << endl;
    	//const修饰的变量
    	//const修饰的全局变量
    	cout << "全局常量c_g_a的地址：" << (int)&c_g_a << endl;
    	cout << "全局常量c_g_b的地址：" << (int)&c_g_b << endl;
    	//const修饰的局部变量
    	const int c_l_a = 10;//c-const g-global l-local
    	const int c_l_b = 10;
    	cout << "局部变量c_l_a的地址：" << (int)&c_l_a << endl;
    	cout << "局部变量c_l_b的地址：" << (int)&c_l_b << endl;
    	system("pause");
    	return 0;
    }

局部变量a的地址：3275124
    局部变量b的地址：3275112
    全局变量g_a的地址：4112448
    全局变量g_b的地址：4112452
    静态变量s_a的地址：4112456
    静态变量s_b的地址：4112460
    字符串常量的地址：4103052
    全局常量c_g_a的地址：4103264
    全局常量c_g_b的地址：4103268
    局部变量c_l_a的地址：3275100
    局部变量c_l_b的地址：3275088
    请按任意键继续. . .

*  总结：

> c++中在程序运行前分为全局区和代码区  
> 代码区的特点是共享和只读  
> 全局区中存放全局变量、静态变量、常量  
> 常量区中存放const修饰的全局常量和字符串常量

### 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

*  实例：

#include<iostream>
    using namespace std;
    //栈区数据的注意事项--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() { //形参数据也会放在栈区
    	int a = 10;//局部变量，存放在栈区，栈区的数据在函数执行后自动释放
    	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();
    	cout << *p << endl;//第一次可以打印正确的数字是因为编译器做了保留
    	//cout << *p << endl;//第二次这个数据就不会在保留了
    	system("pause");
    	return 0;
    }

###### 堆区 ######

> 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在堆区开辟内存

*  实例：

#include<iostream>
    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，指针保存的数据是放在堆区
    	int * p = new int(10);
    	return p;
    	/* int a = 10; return &a; */
    }
    int main() { 
    	//在堆区开辟数据
    	int* p = func();
    	cout << *p << endl;
    	system("pause");
    	return 0;
    }

10
    请按任意键继续. . .

*  总结：

> 堆区的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空间

### 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
 *  实例：

#include<iostream>
    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;
    	//堆区的数据由程序员开辟和释放，如果想释放可以利用关键字delete关键字
    	delete p;
    	//cout <<*p<<endl;内存已经被释放，再次访问就属于非法操作
    }
    void test02() { 
    	//创建10个整型数据的数组，在堆区
    	int * arr = new int[10];//10代表有10个元素
    	for (int i = 0; i < 10; i++) { 
    		arr[i] = i + 100;//给十个元素赋值100到109
    	}
    	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();
    	//2.在堆区利用new开辟数组
    	system("pause");
    	return 0;
    }

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    109
    请按任意键继续. . .

下节：[c++引用][c]

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[c]: https://blog.csdn.net/qq_45671732/article/details/107794006