内存分区模型

1. 内存分区模型

  • c++程序在执行时，将内存分为四个区域

    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

2. 程序执行前

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：

    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地修改了它的指令

  • 全局区：

    全局区存放全局变量、静态变量、常量

    常量区存放const修饰的全局变量和字符串常量

    该区域的数据在程序结束后由操作系统释放

示例：

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#include <iostream>
using namespace std;

//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;
	cout << "局部变量a的地址" << (int)&a << endl;
	cout << "局部变量b的地址" << (int)&b << endl;
	//全局变量
	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 在普通变量前加static
	static int s_a = 10;
	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 << "字符串常量的地址为：" << (int)&"hello world" << endl;
	//const修饰的全局常量
	cout << "const修饰的全局常量c_g_a的地址：" << (int)&c_g_a << endl;
	cout << "const修饰的全局常量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;
	const int c_l_b = 10;
	cout << "const修饰的局部常量c_l_a的地址：" << (int)&c_l_a << endl;
	cout << "const修饰的局部常量c_l_b的地址：" << (int)&c_l_b << endl;

	return 0;

}

运行结果：

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局部变量a的地址-552600588
局部变量b的地址-552600556
全局变量g_a的地址898355200
全局变量g_b的地址898355204
静态变量s_a的地址898355208
静态变量s_b的地址898355212
字符串常量的地址为：898346584
const修饰的全局常量c_g_a的地址：898345904
const修饰的全局常量c_g_b的地址：898345908
const修饰的局部常量c_l_a的地址：-552600524
const修饰的局部常量c_l_b的地址：-552600492

3.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

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#include<iostream>
using namespace std;
int* func() {
	int a = 10;//局部变量，存放在栈区，此函数执行完后自动释放
	return &a;//返回局部变量的地址
}
int main() {
	int* p = func();
	cout << *p << endl;//第一次可以正确输出10，编译器做了一次保留
	cout << *p << endl;//第二次这个数据就不再保留了
	return 0;
}

运行结果：

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-858993460

  • 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

示例：

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#include<iostream>
using namespace std;
int b = 10;
int* func() {
	//1、利用new关键字，可以将数据开辟到堆区
	//2、指针本质也是局部变量，放在栈上，函数执行完自动销毁
	//3、如果局部变量的指针指向的数据放在堆区或者全局区，程序执行结束前不会自动回收，所以可以正常输出
	int* p = new int(10);
	//int* p = &b;
	return p;
}
int main() {
	int* p = func();
	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
	return 0;
}

运行结果：

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3. new操作符

  • c++中利用new操作符在堆区中开辟数据

    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

    利用new创建的数据，会返回该数据对应类型的指针

示例：

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#include <iostream>
using namespace std;
int* func() {
	int* p = new int(10);
	return p;
}
void func2() {
	//在堆区开辟数组
	int* arr = new int[10];
	for (int i = 0;i < 10;i++) {
		arr[i] = i;
	}
	for (int i = 0;i < 10;i++)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	}
	delete[]arr;
}
int main() {
	int* p = func();
	cout << *p << endl;
	//堆区数据释放
	delete p;
	//cout << *p << endl;引发异常：读取访问权限冲突
	func2();
	return 0;
}

运行结果：

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