C++学习笔记——程序的内存模型

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前言

本节介绍程序的内存模型

一、内存分区模型

1、代码区

存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的

2、全局区

存放全局变量和静态变量以及常量

3、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

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回收

5、内存四区的意义

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。

二、程序运行前

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

1、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。

2、全局区

全局变量和静态变量存放于此
全局区还包括了常量区，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

3、演示代码

#include<iostream>
using namespace std;

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;
int main()
{
	//全局区

	//全局变量，静态变量，常量

	//创建普通变量
	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;
	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 “”引起来的
	cout << "字符串常量的地址：" << (int)&"hello world!" << endl;
	//const 修饰变量
	//const 修饰的全局变量和局部变量
	const int c_a = 10;
	const int c_b = 10;
	cout << "const修饰的局部变量c_a的地址：  " << (int)&c_a << endl;
	cout << "const修饰的局部变量c_b的地址：  " << (int)&c_b << endl;

	cout << "const修饰的全局变量c_g_a的地址：" << (int)&c_g_a << endl;
	cout << "const修饰的全局变量c_g_b的地址：" << (int)&c_g_b << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

4、结果展示

5、总结

不在全局区：局部变量和const修饰的局部变量（局部常量）

在全局区：全局变量、静态变量、字符串常量、const修饰的全局变量（全局常量）

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三、程序运行后

1、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。

#include<iostream>
using namespace std;

int* func(int b)  //形参数据也会放在栈区
{
	b = 100;     
	int a = 10;  //局部变量  存放在栈区，栈区的数据在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(100);

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

第一次可以打印正确的数字，是因为编译器做了保留
第二次这个数据就不再保留了

2、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
在C++中主要利用new在堆区开辟内存

#include<iostream>
using namespace std;

int* func()  
{
	//利用new关键字 可以将数据开辟到堆区
	int *p = new int(10);
	return p;
}

int main()
{
	//利用new关键字在堆区开辟数据
	//指针本质上也是局部变量，放在栈上，指针保存的数据是放在堆上
	int *p = func(); 

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

3、new操作符

在C++中主要利用new在堆区开辟内存
堆区开辟的数据由程序员分配和释放，释放时利用操作符delete

3.1、new的基本语法

//1、new的基本语法
int* func1()
{
	//利用new关键字 可以将数据开辟到堆区
	int *p = new int(10);
	return p;
}

void test1()
{
	int *p = func1();
	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
	//如果想释放堆区数据，利用关键字delete
	delete p;
	cout << *p << endl;
}

3.2、new的基本语法

//2、在堆区利用new开辟数组
void test2()
{
	//创建10整型数据的数组，在堆区
	int * p = new int[10]; //10代表数组有10个元素

	for (int i = 0; i < 10; i++) 
	{
		p[i] = i + 100;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << p[i] << endl;
	}
}

释放数组

delete[] p;

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