深入剖析 C++ 内存区域划分：从原理到实例（逻辑图）

原创于 2025-03-23 16:42:27 发布 · 991 阅读

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#jvm #算法 #c++

引言

在 C++ 编程中，内存管理是程序稳定运行的关键。理解内存区域划分，能让开发者精准掌控变量存储位置，避免内存泄漏、悬空指针等问题。本文将全面解析 C++ 内存区域，带您深入理解每个区域的存储规则与特性。

一、栈（Stack）

存储内容

局部变量：函数内部定义的普通变量，如 void func() { int a = 5; } 中，a 存储在栈区。
函数参数：函数调用时，传递的参数会压入栈中。例如 void print(int num) { ... }，调用 print(10) 时，num 的值 10 存储在栈。
函数返回值：函数执行完成后，返回值会暂时存储在栈区。如 int add() { return 3 + 5; }，返回值 8 先在栈区暂存。

特点

内存由系统自动分配和释放，遵循先进后出（LIFO）原则。
内存连续，分配释放速度快，但大小有限，容易因递归过深或局部变量过多导致栈溢出。

二、堆（Heap）

存储内容

动态分配的内存：通过 new 运算符或 C 语言函数（如 malloc、calloc、realloc）分配的内存。例如：

int* ptr = new int(10);  // 堆区分配内存存储 10  
int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 5);  // 堆区分配数组内存

特点

需手动管理内存，通过 delete（C++）或 free（C）释放。
内存分配灵活，但可能产生内存碎片，分配速度相对较慢，若忘记释放会导致内存泄漏。

三、数据段（静态区）

存储内容

全局变量：在函数外部定义的变量，如 int globalData = 10;，globalData 存储在数据段。
静态变量：包括静态全局变量（static int staticGlobal = 5;）和静态局部变量（void func() { static int staticLocal = 0; }）。

细分区域

初始化数据段：存储初始化过的全局变量和静态变量。
BSS 段（未初始化数据段）：存放未初始化的全局变量和静态变量，如 int uninitGlobal;。

特点

内存生命周期从程序启动到程序结束，由系统自动管理分配与释放。

四、代码段（常量区）

存储内容

可执行代码：编译后的机器码，是程序执行的指令集合。
常量：包括 const 修饰的常量（如 const int constNum = 20;）和字符串常量（如 const char* str = "hello"; 中，"hello" 存储在代码段）。

特点

内存区域为只读，防止程序运行时意外修改代码或常量值，保障程序稳定性。

题目详解

题目代码

int globalVar = 1;  
static int staticGlobalVar = 1;  
void Test()  
{  
    static int staticVar = 1;  
    int localVar = 1;  

    int num1[10] = { 1, 2, 3, 4 };  
    char char2[] = "abcd";  
    const char* pChar3 = "abcd";  
    int* ptr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 4);  
    int* ptr2 = (int*)calloc(4, sizeof(int));  
    int* ptr3 = (int*)realloc(ptr2, sizeof(int) * 4);  
    free(ptr1);  
    free(ptr3);  
}

题目分析

globalVar：全局变量，存储在数据段（静态区），对应选项 C。
staticGlobalVar：静态全局变量，属于数据段（静态区），对应选项 C。
staticVar：函数内的静态变量，存储在数据段（静态区），对应选项 C。
localVar：函数内的局部变量，存储在栈区，对应选项 A。
num1：函数内定义的数组，属于局部变量，存储在栈区，对应选项 A。
char2：局部字符数组，存储在栈区（选项 A）；*char2 表示数组内容，即字符串 "abcd"，存储在代码段（常量区，选项 D）。
pChar3：指针变量本身是局部变量，存储在栈区（选项 A）；*pChar3 指向字符串常量 "abcd"，存储在代码段（常量区，选项 D）。
ptr1：指针变量是局部变量，存储在栈区（选项 A）；*ptr1 是 malloc 分配的内存，位于堆区（选项 B）。