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C++淺析內(nèi)存分區(qū)模型概念與示例

更新時間：2022年09月10日 10:50:20 作者：玲瓏樓主安

在了解內(nèi)存分區(qū)之前，我們先來聊一聊為什么要進(jìn)行內(nèi)存分區(qū)。在進(jìn)行了內(nèi)存分區(qū)之后，在不同的區(qū)域存放的數(shù)據(jù)，會有不同的生命周期，從而會讓程序員的編程變得更加靈活

初識C++內(nèi)存分區(qū)模型

在了解內(nèi)存分區(qū)之前，我們先來聊一聊為什么要進(jìn)行內(nèi)存分區(qū)。在進(jìn)行了內(nèi)存分區(qū)之后，在不同的區(qū)域存放的數(shù)據(jù)，會有不同的生命周期，從而會讓程序員的編程變得更加靈活。

我們這次討論的內(nèi)存模型是將內(nèi)存劃分為四部分的版本，也是筆者在和黑馬學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)到的版本。

而C++在程序運(yùn)行的過程中，將內(nèi)存分為四個區(qū)域：

代碼區(qū)

存放函數(shù)的二進(jìn)制代碼，即CPU執(zhí)行的機(jī)器指令，由操作系統(tǒng)進(jìn)行管理。

全局區(qū)

存放全局變量、靜態(tài)變量（static，分為全局與局部靜態(tài)變量）和部分常量。

棧區(qū)

由編譯器自動分配和釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量、局部常量等。

堆區(qū)

由程序員進(jìn)行分配和釋放，而如果程序員不釋放，則在程序結(jié)束運(yùn)行時，由操作系統(tǒng)來進(jìn)行回收。

程序運(yùn)行前

程序編譯后，會生成可執(zhí)行程序，而在該程序未執(zhí)行之前，內(nèi)存分為代碼區(qū)和全局區(qū)兩個區(qū)域。

代碼區(qū)

存放函數(shù)的二進(jìn)制代碼，即CPU執(zhí)行的機(jī)器指令，由操作系統(tǒng)進(jìn)行管理。

代碼區(qū)的特性是共享與只讀：

共享：對于被頻繁執(zhí)行的程序，在內(nèi)存中只需要保存一份代碼即可。
只讀：防止程序被意外修改。

全局區(qū)

存放全局變量、靜態(tài)變量（static）和部分常量。

其中部分常量為常量區(qū)，即字符串常量和全局常量（ const 關(guān)鍵字修飾的全局常量）；不包括局部常量。

#程序運(yùn)行后

棧區(qū)

由編譯器自動分配和釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量、局部常量等。

堆區(qū)

由程序員進(jìn)行分配和釋放，而如果程序員不釋放，則在程序結(jié)束運(yùn)行時，由操作系統(tǒng)來進(jìn)行回收。

主要利用 new 在堆區(qū)開辟內(nèi)存，由 delete 進(jìn)行釋放。

ps：利用 new 常見的數(shù)據(jù)，返回的是該數(shù)據(jù)對應(yīng)類型的指針。

內(nèi)存分區(qū)代碼示例

#include <iostream>
using namespace std;
//全局變量 全局區(qū)
int global_a=10;
int global_b=20;
//全局常量 全局區(qū)
const int global_const_a=10;
const int global_const_b=20;
//全局靜態(tài)變量 全局區(qū)
static int static_global_a=10;
static int static_global_b=20;
//形參 棧區(qū)
void func(int a){
    //局部變量 棧區(qū)
    int b=20;
    cout<<"函數(shù)func()的形參 a 的地址為："<< &a <<endl;
    cout<<"函數(shù)func()的局部變量 b 的地址為："<< &b <<endl<<endl;
}
int main() {
    cout<<"棧區(qū)"<<endl;
    //局部變量 棧區(qū)
    int a = 10;
    int b = 20;
    cout<<"局部變量 a 的地址為："<< &a <<endl;
    cout<<"局部變量 b 的地址為："<< &b <<endl;
    //局部常量 棧區(qū)
    const int const_a=10;
    const int const_b=10;
    cout<<"局部常量 const_a 的地址為："<< &const_a <<endl;
    cout<<"局部常量 const_b 的地址為："<< &const_b <<endl;
    //形參 棧區(qū)
    func(a);
    cout<<"全局區(qū)"<<endl;
    cout<<"全局變量 global_a 的地址為："<< &global_a <<endl;
    cout<<"全局變量 global_b 的地址為："<< &global_b <<endl;
    cout<<"全局常量 global_const_a 的地址為："<< &global_const_a <<endl;
    cout<<"全局常量 global_const_a 的地址為："<< &global_const_b <<endl;
    cout<<"全局靜態(tài)變量 static_global_a 的地址為："<< &static_global_a <<endl;
    cout<<"全局靜態(tài)變量 static_global_b 的地址為："<< &static_global_b <<endl;
    //局部靜態(tài)變量 全局區(qū)
    static int Static_a=10;
    static int Static_b=20;
    cout<<"局部靜態(tài)變量 Static_a 的地址為："<< &Static_a <<endl;
    cout<<"局部靜態(tài)變量 Static_b 的地址為："<< &Static_b <<endl;
    //字符串常量 全局區(qū)
    cout<<"字符串常量的地址為："<< &"hello world s1" <<endl;
    cout<<"字符串常量的地址為："<< &"hello world s2" <<endl<<endl;
    cout<<"堆區(qū)"<<endl;
    //new 堆區(qū)
    int* new_a=new int(10);
    int* new_b=new int(20);
    cout<<"堆區(qū)變量 new_a 的地址為："<< new_a <<endl;
    cout<<"堆區(qū)變量 new_a 的地址為："<< new_b <<endl<<endl;
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果分析如下：