C++程序的内存分区

原创于 2025-05-07 11:40:22 发布 · 637 阅读

16 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#c++

C++ 专栏收录该内容

20 篇文章

订阅专栏

在 C++ 中，内存主要被划分为全局区、堆区、栈区、常量区和代码区，每个区域都有其特定的用途和特点。

分区名称	作用	特点	示例
全局区	存放全局变量和静态变量	程序运行期间一直存在，在程序结束时由系统释放内存。全局变量和静态变量的生命周期从程序开始到程序结束。	int globalVar = 10; static int staticVar = 20;
堆区	由程序员手动分配和释放内存，用于动态内存分配	内存分配灵活，但需要程序员手动管理内存，若忘记释放可能导致内存泄漏。	int* ptr = new int(5); delete ptr;
栈区	存放函数的参数、局部变量等	由编译器自动分配和释放，具有先进后出的特点。函数调用结束后，栈上的内存自动被释放。	void function() { int localVar = 3; }
常量区	存放常量数据，如字符串常量、const 修饰的常量等	常量区的内容在程序运行期间不可修改，多个相同的常量在常量区中可能只存储一份。	const int constVar = 100; char* str = “Hello World”;
代码区	存放程序的可执行代码	通常是只读的，用于存储 CPU 执行的机器指令。代码区的大小在程序编译时就已经确定。	程序中的函数体、类的成员函数等代码都存放在代码区。

1. 全局区（静态区）

知识点

存储内容：全局变量和静态变量存放在此区域。全局变量是在函数外部定义的变量，而静态变量是使用 static 关键字修饰的变量，可以是全局静态变量或局部静态变量。
生命周期：从程序开始运行到程序结束，全局区的变量一直存在，不会因为函数的调用或返回而销毁。
初始化情况：未初始化的全局变量和静态变量存放在全局区的未初始化段（BSS 段），初始化为 0；已初始化的全局变量和静态变量存放在全局区的已初始化段。

示例代码

#include <iostream>
// 全局变量
int globalVar; 
// 未初始化的全局变量，存放在 BSS 段
int initializedGlobalVar = 10; 
// 已初始化的全局变量，存放在已初始化段
void func() {
    // 局部静态变量
    static int staticVar; 
    // 未初始化的局部静态变量，存放在 BSS 段
    static int initializedStaticVar = 20; 
    // 已初始化的局部静态变量，存放在已初始化段
}
int main() {
    func();
    return 0;
}

注意事项

全局变量和静态变量的作用域不同，但都存储在全局区。全局变量的作用域是整个程序，而局部静态变量的作用域仅限于定义它的函数内部。
过多使用全局变量会增加程序的耦合性，降低代码的可维护性和可测试性，应尽量避免不必要的全局变量。

2. 堆区

知识点

存储内容：通过 new 运算符动态分配的内存块存放在堆区。堆区的内存分配和释放由程序员手动控制。
生命周期：由程序员控制，使用 new 分配的内存，必须使用 delete（对于单个对象）或 delete[]（对于数组）来释放，否则会导致内存泄漏。
分配方式：堆区的内存分配是动态的，分配和释放的时间和顺序可以不固定。

示例代码

#include <iostream>
int main() {
    // 动态分配一个整数
    int* ptr = new int(5);    
    std::cout << *ptr << std::endl;
    // 释放内存
    delete ptr; 

    // 动态分配一个整数数组
    int* arr = new int[10]; 
    // 释放数组内存
    delete[] arr; 

    return 0;
}

注意事项

必须确保每次使用 new 分配的内存都有对应的 delete 或 delete[] 操作，避免内存泄漏。
堆区的内存分配和释放可能会导致内存碎片问题，影响内存的使用效率。
对已经释放的内存再次进行 delete 操作会导致未定义行为，应该避免。

3. 栈区

知识点

存储内容：函数的局部变量、函数参数、返回地址等存放在栈区。栈区的内存分配和释放由编译器自动完成。
生命周期：与函数的调用和返回相关。当函数被调用时，会在栈上为局部变量和函数参数分配内存；当函数返回时，这些内存会自动释放。
分配方式：栈区的内存分配和释放是按照后进先出（LIFO）的原则进行的，类似于栈数据结构。

示例代码

#include <iostream>
void func(int param) {
    // 局部变量
    int localVar = 20;    
    std::cout << param << " " << localVar << std::endl;
}
int main() {
    int arg = 10;
    func(arg);
    return 0;
}

注意事项

栈区的空间有限，如果递归调用过深或局部变量占用空间过大，可能会导致栈溢出错误。
不要返回局部变量的引用或指针，因为局部变量在函数返回后会被销毁，返回的引用或指针将指向无效的内存地址。

4. 常量区

知识点

存储内容：存放常量字符串和使用 const 修饰的全局常量。常量区的内容在程序运行期间不可修改。
生命周期：从程序开始运行到程序结束，常量区的内容一直存在。

示例代码

#include <iostream>
// 常量字符串
const char* str = "Hello, World!"; 

// 全局常量
const int constantValue = 100; 

int main() {
    std::cout << str << " " << constantValue << std::endl;
    return 0;
}