内存分区

1 内存分区模型

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（自写代码会转为二进制代码）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(由编译器管理生死)
• 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（由程序员管理生死）

其中代码区和全局区在程序运行前存在，堆区和栈区在程序运行后存在

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（任务分配）

1.1 程序运行前

​ 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： （共享只读）

​ 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（节约空间）

​ 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.（常量就是const修饰的一些变量，但是不包括const修饰的局部常量）

​ 特点：该区域的数据在程序结束后由 操作系统 释放.

示例：

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;

int main() {

	//局部变量
	int a = 10;
	int b = 10;

	//打印地址
	cout << "局部变量a地址为： " << (int)&a << endl;
	cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;

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

	//静态变量-使用static修饰的变量
	static int s_a = 10;
	static int s_b = 10;

	cout << "静态变量s_a地址为： " << (int)&s_a << endl;
	cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;

	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;
	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;

	cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;
	cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&c_g_b << endl;

	const int c_l_a = 10;
	const int c_l_b = 10;
	cout << "局部常量c_l_a地址为： " << (int)&c_l_a << endl;
	cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

打印结果：

总结：

• C++中在程序运行前分为全局区和代码区
• 代码区特点是共享和只读
• 全局区中存放全局变量、静态变量、常量(不包括const修饰的局部常量)
• 常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量

1.2 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

示例：

int * func()
{
	int a = 10;//因为局部变量放在栈区，在函数结束后就会被释放，返回的地址无法再访问这个数据（非法操作）
	return &a;//因为返回值是地址，所以void应该改为int *
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;//第一次可以打印正确，是因为编译器做了保留
	cout << *p << endl;//第二次打印错误，所以不要返回局部变量的地址

	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，程序员主动开辟空间

示例：

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。但是指针所指向的数据是放在堆区的
	int* a = new int(10);//new int(10)返回的是地址，new关键字开辟的是地址
	return a;
}

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

1.3 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（地址）

示例1： 基本语法

int* func()
{
	int* a = new int(10);
	return a;
}

int main() {

	int *p = func();

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

	//利用delete释放堆区数据
	delete p;

	//cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问

	system("pause");

	return 0;
}

示例2：开辟数组

//堆区开辟数组
int main() 
{
	//可以发现在使用new开辟数组时 [ ]，而不是（）
	int* arr = new int[10];

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		arr[i] = i + 100;
	}

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << arr[i] << endl;
	}
	//释放数组 delete 后加 []，不然就只释放了第一个
	delete[] arr;

	system("pause");

	return 0;
}