C++知识点总结（三）
19.C++内存分区
C++中的内存分区，分别是堆、栈、全局/静态存储区、常量存储区和代码区，如下图所示：
每个区域的含义如下：
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栈：存储函数参数和局部变量，函数执行结束时自动释放，效率较高。
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堆：堆是程序中预留的一块内存空间，由程序员自己管理，需要手动申请和释放，空间较大，但是操作不当会出现内存泄露和内存碎片。
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全局/静态存储区：分为.bss和.data两个区域，其中.bss存储未初始化的全局变量和静态变量，.data存储已经初始化的全局变量和静态变量。
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常量存储区：存储常量，不允许修改。
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代码区：存放程序的二进制代码。
20.内存对齐
20.1 内存对齐的概念
1.内存对齐规则
内存对齐：不同类型的数据在内存中按照一定的规则排列，而不一定是顺序的一个接一个的排列。
内存对齐规则：
结构体中，每个变量相对于起始位置的偏移量必须是该变量类型大小的整数倍，不是整数倍空出内存，直到偏移量是整数倍为止。第一个成员起始于0偏移处，结构体总长度必须为里面变量类型最大值的整数倍。
#pragma pack能够改变编译器的默认内存对齐方式，方式为：#pragma pack(n)（n为数字）
添加了#pragma pack(n)后规则就变成了下面这样：
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偏移量要是n和当前变量大小中较小值的整数倍。
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整体大小要是n和最大变量大小中较小值的整数倍。
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n值必须为1,2,4,8…，为其他值时就按照默认的分配规则
例如：
//32位系统
#pragma pack(2)
struct
{
char c1;
int i;
char c2;
}s;
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(s)); // 不加#pragma pack(2)输出12，加上#pragma pack(2)输出8
return 0;
}
按照默认规则，
1）sizeof(c1) = 1 <= 4(有效对齐位)，按照1字节对齐，占用第0单元；
2）sizeof(i) = 4 <= 4(有效对齐位)，相对于结构体首地址的偏移要为4的倍数，占用第4，5，6，7单元；
3）sizeof(c2) = 1 <= 4(有效对齐位)，相对于结构体首地址的偏移要为1的倍数，占用第8单元；
4）此时结构体s占9个字节，但总长度必须是4的倍数，所以结构体s占用12个字节；
按照#pragma pack(2)规则
1）sizeof(c1) = 1 按照1字节对齐，占用第0单元；
2）sizeof(i) = 4，相对于结构体首地址的偏移要为2的倍数，占用第2，3，4，5单元；
3）sizeof(c2) = 1，相对于结构体首地址的偏移要为1的倍数，占用第6单元；
4）此时结构体s占7个字节，但总长度必须是4的倍数，所以结构体s占用8个字节；
2.为什么要内存对齐
因为CPU的读取不是连续的，而是分成块读取的，块的大小只能是1、2、4、8、16字节，读取的数据未对齐，性能会大大折扣。
20.2 C++11 alignas与 alignof关键字
C++11 引入了aligna和alignof关键字，其中alignof可以计算出类型的对齐方式，alignas可以指定结构体的对齐方式（不能小于默认对齐方式）。使用示例如下：
struct s
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct alignas(8) s2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
cout << alignof(s) << endl; //4
cout << sizeof(s) << endl; //12
cout << alignof(s2) << endl; //8
cout << sizeof(s2) << endl; //16
return 0;
} 上述示例中，s是按照默认规则对齐的，所以 alignof(s) = 4，使用 alignas 将s2按照8字节对齐，所以alignof(s) = 8
21.内存泄露和内存溢出
内存泄露：内存泄露是指程序中已动态分配的堆内存没有释放和回收，造成系统内存的浪费，导致程序运行速度减慢甚至系统崩溃等严重后果，内存泄漏多了会导致可用内存空间变小，进一步造成内存溢出。
内存溢出：内存溢出往往是没有足够的内存空间供程序使用，原因可能如下：
1）内存中加载的数据过于庞大；
2）代码中存在死循环；
3）递归调用太深，导致堆栈溢出等；
4）内存泄漏最终导致内存溢出；
22.this指针
1）this指针是类的指针，指向当前对象的首地址，要用—>来访问当前对象的所有成员变量或成员函数，所谓当前对象，是指正在使用的对象。
2）this 实际上是成员函数的一个形参，不过 this 这个形参是隐式的，它并不出现在代码中，而是在编译阶段由编译器默默地将它添加到参数列表中。在调用成员函数时将对象的地址作为实参传递给 this，实际上，成员函数默认第一个参数为T * const this
例如：
class Test
{
public:
int func(int a, int b){} //在编译器里,func应该是：int func(Test* const this, int a, int b);
};
int main()
{
Test t;
t.func(1, 2); //编译器会将对象的地址作为实参传给this，即：Test::func(&t, 1, 2);
}3）this在成员函数的开始前构造，在成员函数的结束后清除，这个生命周期同任何一个函数的参数是一样的。
4）只有当对象被创建后 this 才有意义，所以this指针只能在成员函数内部使用，在全局函数、静态成员函数中都不能用this。
5）通过 this 可以访问类的所有成员，包括 private、protected、public 属性的。
6）this 是 const 指针，它的值是不能被修改的，一切企图修改该指针的操作，如赋值、递增、递减等都是不允许的。
7）在类的非静态成员函数中返回类对象本身的时候，直接使用 return *this；
8）如果出现成员函数的参数和成员变量重名，只能通过 this 区分。以成员函数setname(char *name)为例，它的形参是name，和成员变量name重名，如果写作name = name;这样的语句，就是给形参name赋值，而不是给成员变量name赋值。而写作this -> name = name;后，=左边的name就是成员变量，右边的name就是形参，一目了然。
9）在成员函数中调用delete this，则类对象的空间被释放，在delete this之后进行的其他任何函数调用，只要不涉及到this指针的内容，都能够正常运行。一旦涉及到this指针，如操作数据成员，调用虚函数等，就会出现不可预期的问题。
10）在析构函数中调用delete this，会导致堆栈溢出。因为delete的本质是为将被释放的内存调用一个或多个析构函数，然后，释放内存。显然，delete this会去调用本对象的析构函数，而析构函数中又调用delete this，形成无限递归，造成堆栈溢出，系统崩溃。
参考：
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《C++ Primer 第5版》
-
《深入理解C++对象内存模型》
-
《Effective C++》
