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

c++程序的内存模型_c++

  • 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;
}
10
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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请按任意键继续. . .

下节：c++引用