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C++中靜態(tài)存儲區(qū)與棧以及堆的區(qū)別詳解

更新時間：2013年05月29日 16:58:53 投稿：jingxian

本篇文章是對C++中靜態(tài)存儲區(qū)與棧以及堆的區(qū)別進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，需要的朋友參考下

學(xué)習(xí)c++如果不了解內(nèi)存分配是一件非?？杀氖虑?。而且，可以這樣講，一個C++程序員無法掌握內(nèi)存、無法了解內(nèi)存，是不能夠成為一個合格的C++程序員的。
一、內(nèi)存基本構(gòu)成
可編程內(nèi)存在基本上分為這樣的幾大部分：靜態(tài)存儲區(qū)、堆區(qū)和棧區(qū)。他們的功能不同，對他們使用方式也就不同。
靜態(tài)存儲區(qū)：內(nèi)存在程序編譯的時候就已經(jīng)分配好，這塊內(nèi)存在程序的整個運(yùn)行期間都存在。它主要存放靜態(tài)數(shù)據(jù)、全局?jǐn)?shù)據(jù)和常量。
棧區(qū)：在執(zhí)行函數(shù)時，函數(shù)內(nèi)局部變量的存儲單元都可以在棧上創(chuàng)建，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時這些存儲單元自動被釋放。棧內(nèi)存分配運(yùn)算內(nèi)置于處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內(nèi)存容量有限。
堆區(qū)：亦稱動態(tài)內(nèi)存分配。程序在運(yùn)行的時候用malloc或new申請任意大小的內(nèi)存，程序員自己負(fù)責(zé)在適當(dāng)?shù)臅r候用free或delete釋放內(nèi)存。動態(tài)內(nèi)存的生存期可以由我們決定，如果我們不釋放內(nèi)存，程序?qū)⒃谧詈蟛裴尫诺魟討B(tài)內(nèi)存。但是，良好的編程習(xí)慣是：如果某動態(tài)內(nèi)存不再使用，需要將其釋放掉，否則，我們認(rèn)為發(fā)生了內(nèi)存泄漏現(xiàn)象。

二、三者之間的區(qū)別
我們通過代碼段來看看對這樣的三部分內(nèi)存需要怎樣的操作和不同，以及應(yīng)該注意怎樣的地方。
例一：靜態(tài)存儲區(qū)與棧區(qū)

復(fù)制代碼代碼如下:

    char* p = “Hello World1”；
    char a[] = “Hello World2”；
    p[2] =‘A’；
    a[2] =‘A’；
    char* p1 = “Hello World1；”

這個程序是有錯誤的，錯誤發(fā)生在p[2] = ‘A’這行代碼處，為什么呢，是變量p和變量數(shù)組a都存在于棧區(qū)的（任何臨時變量都是處于棧區(qū)的，包括在main（）函數(shù)中定義的變量）。但是，數(shù)據(jù)“Hello World1”和數(shù)據(jù)“Hello World2”是存儲于不同的區(qū)域的。因?yàn)閿?shù)據(jù)“Hello World2”存在于數(shù)組中，所以，此數(shù)據(jù)存儲于棧區(qū)，對它修改是沒有任何問題的。因?yàn)橹羔樧兞縫僅僅能夠存儲某個存儲空間的地址，數(shù)據(jù)“Hello World1”為字符串常量，所以存儲在靜態(tài)存儲區(qū)。雖然通過p[2]可以訪問到靜態(tài)存儲區(qū)中的第三個數(shù)據(jù)單元，即字符‘l’所在的存儲的單元。但是因?yàn)閿?shù)據(jù)“Hello World1”為字符串常量，不可以改變，所以在程序運(yùn)行時，會報告內(nèi)存錯誤。并且，如果此時對p和p1輸出的時候會發(fā)現(xiàn)p和p1里面保存的地址是完全相同的。
例二：棧區(qū)與堆區(qū)

復(fù)制代碼代碼如下:

char* f1（）
  { 
 char* p = NULL； 
 char a；  
 p =    return p； 
  } 
 
 char* f2（）  
 { 
  char* p = NULL： 
  p =（char*）new char[4]；
   return p；  
 } 

這兩個函數(shù)都是將某個存儲空間的地址返回，二者有何區(qū)別呢？f1（）函數(shù)雖然返回的是一個存儲空間，但是此空間為臨時空間。也就是說，此空間只有短暫的生命周期，它的生命周期在函數(shù)f1（）調(diào)用結(jié)束時，也就失去了它的生命價值，即：此空間被釋放掉。所以，當(dāng)調(diào)用f1（）函數(shù)時，如果程序中有下面的語句：

復(fù)制代碼代碼如下:

&nbsp;&nbsp;&nbsp; char* p；
&nbsp;&nbsp;&nbsp; p = f1（）；
&nbsp;&nbsp;&nbsp; *p =‘a’；

此時，編譯并不會報告錯誤，但是在程序運(yùn)行時，會發(fā)生異常錯誤。因?yàn)?，你對不?yīng)該操作的內(nèi)存（即，已經(jīng)釋放掉的存儲空間）進(jìn)行了操作。但是，相比之下，f2（）函數(shù)不會有任何問題。因?yàn)?，new這個命令是在堆中申請存儲空間，一旦申請成功，除非你將其delete或者程序終結(jié)，這塊內(nèi)存將一直存在。也可以這樣理解，堆內(nèi)存是共享單元，能夠被多個函數(shù)共同訪問。如果你需要有多個數(shù)據(jù)返回卻苦無辦法，堆內(nèi)存將是一個很好的選擇。但是一定要避免下面的事情發(fā)生：

復(fù)制代碼代碼如下:

   void f（）
    {
    …
    char * p；
    p =（char*）new char[100]；
    …
    }

總之，對于堆區(qū)、棧區(qū)和靜態(tài)存儲區(qū)它們之間最大的不同在于，棧的生命周期很短暫。但是堆區(qū)和靜態(tài)存儲區(qū)的生命周期相當(dāng)于與程序的生命同時存在（如果您不在程序運(yùn)行中間將堆內(nèi)存delete的話），我們將這種變量或數(shù)據(jù)成為全局變量或數(shù)據(jù)。但是，對于堆區(qū)的內(nèi)存空間使用更加靈活，因?yàn)樗试S你在不需要它的時候，隨時將它釋放掉，而靜態(tài)存儲區(qū)將一直存在于程序的整個生命周期中。