C++ 程序的内存分区模型(学习笔记)

—.内存分区模型

1.代码区：存放函数体的二进制代码，有操作系统进行管理

2.全局区：存放全局变量、静态变量、常量等

3.栈区：   由编译器自动分配释放，存放函数的参数值和局部变量等

4.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进行回收

二、形象化描述

  暂将总内存区域分为两部分：全局区、非全局区

全局区：全局变量、静态变量、常量、字符串常量、static关键字、const修饰的全局变量

非全局区：局部变量、const修饰的局部变量

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

三、程序运行前

程序运行前主要是代码区和全局区，程序编译后，生成了exe可执行程序

代码区：

           存放了CPU的机器指令

          特点：1.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

                     2.代码区是只读的，只读是防止程序意外修改它的指令

全局区：1.全局变量和静态变量存放于此

              2.全局区还包括常量区、字符串常量、其他常量

              3.该区域的数据在程序结束后由操作系统释放

四、看全局变量、静态变量、局部变量、const修饰的局部变量和全局变量位置

#include<iostream>
using namespace std;
//定义全局变量
int q1=10;
//定义一个const修饰的全局变量，修饰后变成常量
const int q2=20;

int main()
{
   //定义局部变量
   int a=10;
   //定义一个static的局部变量,静态变量即在普通变量前面加static关键字
   static int b=10;
   //定义一个const修饰的局部变量
   const int c=20;

//打印地址,均强转成int类型了，方便观看
cout<<"普通全局变量地址为:"<<(int)&q1<<endl;
cout<<"const修饰的全局常量地址为:"<<(int)&q2<<endl;
cout<<"static的局部变量的地址为:"<<(int)&b<<endl;
cout<<"字符串常量的地址为:"<<(int)&"HelloWorld"<<endl;
//非全局区
cout<<"普通局部变量的地址为:"<<(int)&a<<endl;
cout<<"const修饰的局部变量的地址为:"<<(int)&c<<endl;




  system("pause");
   return  0;
}

备注：常量区中存放const修饰的全局变量和字符串变量

五、程序运行后

程序运行后分为栈区和堆区

栈区：

      由编译器自动分配释放，存放函数的参数值和局部变量

      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

#include<iostream>
using namespace std;

//栈区的注意事项：不要返回局部变量的地址
//栈区的数据由编译器管理和释放
//定义一个函数,返回局部变量的地址
int*func(int b)//形参有时也放在栈区
{
    b=100;
    int a=10;//局部变量，存放在栈区，栈区数据在函数执行后自动释放
    return &a;//超级错误
}


int main()
{
  //因为函数返回的是地址，因此要定义一个指针接收
   int*p=func();
  //打印地址值
//一般第一次可以打印出返回的函数值，比如上面的10，这是因为编译器为我们做了保留
 cout<<*p<<endl;
//第二次这个数据就不再保留了
 cout<<*p<<endl;
//总而言之，栈区中一定不要返回局部变量的地址




   system("pause");
   return 0;

}

因为栈区中的局部变量在main函数调用一次后就会释放，因此为延长它生命周期，可以使用static关键字，这样该变量可以存活至所有程序的结束。

如果真的需要返回局部变量的地址，可以在堆区中开辟内存，使用new关键字

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在堆区中开辟内存

     在堆区中即可以创建一个变量，也可以创建一个数组

#include<iostream>
using namespace std;
//创建两个测试函数
//在堆区中创建单个变量
int* test01()//因为要返回地址，数据类型不要忘记变化
{
   //在堆区中创建一个变量
   int*a=new int(10)//创建的变量值写在（）中，返回的其实是该变量的地址编号，所以用指针来接收
   return a;//栈区不可返回局部变量的地址，但在堆区中创建变量，就可以返回其地址
}
//在堆区中创建一个数组
int*test02()
{
   int*b=new arr[10];创建的数组元素个数写在[]中，返回的其实是该数组首地址编号，所以用指针来接收
  //可以利用for循环给数组赋值
  for(int i=0;i<10;i++)
    {
       arr[i]=i+100;//100-109
    }
  //遍历数组，看看元素是否成功存入
  for(int i=0;i<10;i++)
    {
      cout<<arr[i]<<endl;
    }
//释放
delete []arr;//注意：数组的释放不要忘记加[]，以便提醒编译器需要释放的是一个数组

   return b;
}


int main()
{

   int*p=test01()//返回的其实是该变量的地址编号，所以用指针来接收
   cout<<*p<<endl;//此时，不管打印多少次，都不会出现栈区中那样的错误
   //注意，在堆区中创建的变量使用完之后，由程序员进行释放，使用delete
   //释放p
   delete p;//直接写指针名即可
  //也可以在原函数中进行释放
   cout<<*p<<endl;//上边变量的内存已经被释放，如果再进行访问，就会报错
   
   
  system("pause");
  return 0;

}

总结：

     利用new关键字，可以将数据开辟到堆区

     指针，本质上也是局部变量，放在栈上，指针保存的数据释放在堆区