【C++核心】C++内存分区模型分析

C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域

代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
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
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

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

1. 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

代码区： 存放 CPU 执行的机器指令，

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，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令

全局区： 全局变量和静态变量存放在此.

全局区还包含了常量区, 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.

示例：

#include<iostream>
using namespace std;//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;int main() {//局部变量int a = 10;int b = 10;//打印地址cout << "局部变量a地址为： " << &a << endl;cout << "局部变量b地址为： " << &b << endl;cout << "全局变量g_a地址为： " <<  &g_a << endl;cout << "全局变量g_b地址为： " <<  &g_b << endl;//静态变量static int s_a = 10;static int s_b = 10;cout << "静态变量s_a地址为： " << &s_a << endl;cout << "静态变量s_b地址为： " << &s_b << endl;cout << "字符串常量地址为： " << &"hello world" << endl;cout << "字符串常量地址为： " << &"hello world1" << endl;cout << "全局常量c_g_a地址为： " << &c_g_a << endl;cout << "全局常量c_g_b地址为： " << &c_g_b << endl;const int c_l_a = 10;const int c_l_b = 10;cout << "局部常量c_l_a地址为： " << &c_l_a << endl;cout << "局部常量c_l_b地址为： " << &c_l_b << endl;return 0;
}

执行结果为：

局部变量a地址为： 0x309764408
局部变量b地址为： 0x309764404
全局变量g_a地址为： 0x1029720c0
全局变量g_b地址为： 0x1029720c4
静态变量s_a地址为： 0x1029720c8
静态变量s_b地址为： 0x1029720cc
字符串常量地址为： 0x10296deb7
字符串常量地址为： 0x10296dec3
全局常量c_g_a地址为： 0x10296df4c
全局常量c_g_b地址为： 0x10296df50
局部常量c_l_a地址为： 0x309764400
局部常量c_l_b地址为： 0x3097643fc

总结：

C++中在程序运行前分为全局区和代码区
代码区特点是共享和只读
全局区中存放全局变量、静态变量、常量
常量区中存放 const修饰的全局常量和字符串常量

2. 程序运行后

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

示例：

#include<iostream>
using namespace std;int * func()
{int a = 10;return &a;
}int main() {int *p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;return 0;
}

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在堆区开辟内存。

示例：

#include<iostream>
using namespace std;int* func()
{int* a = new int(10);return a;
}int main() {int *p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;return 0;
}

总结：

堆区数据由程序员管理开辟和释放
堆区数据利用new关键字进行开辟内存

3. new操作符

C++中利用new操作符在堆区开辟数据，堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符 delete

语法： new 数据类型

利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

案例1：基本语法

#include<iostream>
using namespace std;int* func()
{int* a = new int(10);return a;
}int main() {int *p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;//利用delete释放堆区数据delete p;//cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问return 0;
}

案例2：开辟数组

#include<iostream>
using namespace std;//堆区开辟数组
int main() {int* arr = new int[10];for (int i = 0; i < 10; i++){arr[i] = i + 100;}for (int i = 0; i < 10; i++){cout << arr[i] << endl;}//释放数组 delete 后加 []delete[] arr;return 0;
}