C++内存结构与static

一个程序启动，操作系统为程序提供4GB的虚拟内存，用一个32位2进制数来表示这片内存。（并不是4GB都供用户访问，后2GB及前2GB的部分不能访问，0x00000000不能访问）

2^32=4 294 967 296=4*1024(G)*1024(M)*1024(K)
0x00000000(低地址)–0xFFFFFFFF（高地址），共2^32个地址，地址加1，对应下一个字节。每个地址的容量是1Byte，所以32位二进制数可表示4GB内存。

1、栈区（stack）
编译器自动分配释放内存，存放程序临时创建的局部变量，函数的参数、函数返回值等。分配内存时分配一块连续的内存区域，如果栈内空间小于所申请的空间大小，那么这时系统将揭示栈溢出，并给出相应的异常信息。栈由高位地址往低位地址扩展。

     int main()
{
	int array[3] = { 1,2,3 };
	cout << &array[0] << "  " << &array[1] << "  " << &array[2] << endl;
	int a1 = 0, a2 = 0, a3 = 0;
	cout << "a1:" << &a1 << "  a2: " << &a2 << "  a3: " << &a3 << endl;
	system("pause");
	return 0;

}

系统分配一块连续的内存存储局部变量的值，由高位地址向低位地址扩展。数组先存array[2]最后存array[0],大端模式。数组元素地址相差刚好4个字节；
连续定义的int 变量之间地址相差值大于4个字节（6byte），可能是编译器预留一些地址作他用。

2、堆区（heap）
用于存放进程运行中动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。由程序员手动申请内存(new)、释放内存(delete)， 若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收。类似于链表，不同区域的内存块通过指针链接起来的，在内存中不是一块连续的内存。一个节点从链中断开，就需要把断开的节点从内存中释放。由低位地址向高位地址扩展。

int main()
{
	int a1 = 0, a2 = 0, a3 = 0;
	cout << "&a1:" << &a1 << "  &a2 " << &a2 << "  &a3 " << &a3 << endl;
	int *p1 = new int(a1);//堆区
	int *p2 = new int(a2);
	int *p3 = new int(a3);
	cout << "&a1:" << p1 << "  &a2 " << p2 << "  &a3 " << p3 << endl;
	cout << "&p1:" << &p1 << "  &p2:" << &p2 << "  &p3:" << &p3 << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

第二行a1,a2,a3的地址不连续，因为a1,a2,a3存放在堆中。
////// 没有按照从低地址向高地址扩展，还没找到原因。
第三行结果地址连续，int *p指针p本身是在栈中。

3、全局区/静态区（static）
程序编译阶段已经分配好内存空间并初始化，在程序整个运行期都存在。存放全局变量和静态变量。初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 静态存储区内的变量若不显示初始化，则编译器会自动以默认的方式进行初始化，即静态存储区内不存在未初始化的变量。变量一经初始化不可修改。

static int s1=0, s2=0, s3=0;// 静态全局变量
int g1=0, g2=0, g3=0;//全局变量
int main()
{
	int a1 = 0, a2 = 0, a3 = 0;
	cout << "a1:" << &a1 << "  a2: " << &a2 << "  a3: " << &a3 << endl;
	int *p1 = new int(a1);
	cout << "a1:" << p1 << endl;
	cout << "s1:" << &s1 <<"  s2:"<< &s2 <<"  s3"<< &s3 << endl;
	cout << "g1:" << &g1 << "  g2:" << &g2 << "  g3:" << &g3 << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

局部变量，从堆中动态分配内存的变量，静态常量（和全局变量）分别处于三个不同的内存段。

static int s1=0, s2=0, s3=0;// 静态全局变量
int g1=0, g2=0, g3=0;//全局变量
const int cc = 0;  //const全局变量
int main()
{
	const int ccc = 0;           //const 局部变量
	int a1 = 0;                        //局部变量
	static int s = 0;                 //静态局部变量
	cout << "a1:" << &a1 << endl;
	int *p1 = new int(a1);
	cout << "a1:" << p1 <<endl;
	cout << "g1:" << &g1 << "  g2:" << &g2 << "  g3:" << &g3 << endl;
	cout <<"s:"<< &s<< endl;
	cout << "const:" << &cc << endl;
	cout << "const1:" << &ccc << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

全局const变量存放在静态区，局部const变量存放在栈区
总之，静态变量与全局变量存储在静态/全局区。
4、程序代码区
又称只读区。存放程序编译后的二进制码，这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，通常属于只读。

其他问题：
动态区：函数调用时申请空间，函数调用结束后释放空间。
静态区：程序被加载时，系统分配空间，函数调用结束后分配的空间仍然存在。
静态存储区的变量具备持久性和默认值0。

static的作用：
（百度百科很全了）
注意：全局变量和全局静态变量的区别**

1）全局变量是不显式用static修饰的全局变量，全局变量默认是有外部链接性的，作用域是整个工程，在一个文件内定义的全局变量，在另一个文件中，通过extern全局变量名的声明，就可以使用全局变量。
2）全局静态变量是显式用static修饰的全局变量，作用域是声明此变量所在的文件，其他的文件即使用extern声明也不能使用。

静态局部变量有以下特点：

该变量在全局数据区分配内存；
静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化；
静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为0；
它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束；

静态函数

在函数的返回类型前加上static关键字，函数即被定义为静态函数。静态函数与普通函数不同，它只能在声明它的文件当中可见，不能被其它文件使用。

静态数据成员

因为静态数据成员在全局数据区分配内存，属于本类的所有对象共享，所以，它不属于特定的类对象，在没有产生类对象时其作用域就可见，即在没有产生类的实例时，我们就可以操作它；
静态数据成员主要用在各个对象都有相同的某项属性的时候。比如对于一个存款类，每个实例的利息都是相同的。所以，应该把利息设为存款类的静态数据成员。这 有两个好处，第一，不管定义多少个存款类对象，利息数据成员都共享分配在全局数据区的内存，所以节省存储空间。第二，一旦利息需要改变时，只要改变一次， 则所有存款类对象的利息全改变过来了

静态成员函数

与静态数据成员一样，我们也可以创建一个静态成员函数，它为类的全部服务而不是为某一个类的具体对象服务。
静态成员函数由于不是与任何的对象相联系，因此它不具有this指
针。从这个意义上讲，它无法访问属于类对象的非静态数据成员，也无法访问非静态成员函数，它只能调用其余的静态成员函数。