C++-程序的内存模型（P84-P88）

一、内存分区模型

1.C++是面向对象语言

c++程序执行时候，内存分成4个区域

（1）代码区：存放函数体的二进制代码 ，由操作系统管理。

（2）全局区：存放全局变量和静态变量以及常量。

（3）栈区：编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量等。

（只要是放在函数体内的变量都是局部变量）

（4）堆区：由程序员分配和释放，如果程序员不释放，程序结束时由操作系统回收。

内存四区的意义：不同区域放不同的数据，赋予不同的生命周期。

代码运行前有代码区和全局区，代码运行后有栈区和堆区。

二、代码区

在程序运行前

在程序编译后，生成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，只读的原因是防止程序意外地修改它的指令。

（2）全局区：

全局变量和静态变量存放在全局区。

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。

#include<iostream>
using namespace std;

//全局变量
int g_a=10;
int g_b=10;

int main(){
    //全局区

    //全局变量、静态变量、常量

    //创建普通局部变量
    int a=10;
    int b=10;

    cout<<"局部变量a的地址为:"<<(long)&a<<endl;
    cout<<"局部变量b的地址为:"<<(long)&b<<endl;

    cout<<"全局变量g_a的地址为:"<<(long)&g_a<<endl;
    cout<<"全局变量g_b的地址为:"<<(long)&g_b<<endl;
   

}

//输出
局部变量a的地址为:6167506668
局部变量b的地址为:6167506664
全局变量g_a的地址为:4299407360
全局变量g_b的地址为:4299407364

～～～

#include<iostream>
using namespace std;

//全局变量
int g_a=10;
int g_b=10;

//const修饰的全局变量，const修饰的局部变量
//const修饰的全局变量，也就是全局常量
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

    //创建普通局部变量
    int a=10;
    int b=10;

    cout<<"局部变量a的地址为:"<<(long)&a<<endl;
    cout<<"局部变量b的地址为:"<<(long)&b<<endl;

    cout<<"全局变量g_a的地址为:"<<(long)&g_a<<endl;
    cout<<"全局变量g_b的地址为:"<<(long)&g_b<<endl;

    //静态变量，在普通变量前面加static，属于静态变量
     static int s_a=10;
     static int s_b=10;

     cout<<"静态变量s_a的地址为:"<<(long)&s_a<<endl;
     cout<<"静态变量s_b的地址为:"<<(long)&s_b<<endl;

     //常量
     //字符串常量
     //const修饰的变量
     cout<<"字符串常量的地址为:"<<(long)&"hello world"<<endl;

     //const修饰的变量
     //const修饰的全局变量，const修饰的局部变量
     cout<<"全局常量c_g_a的地址为:"<<(long)&c_g_a<<endl;
     cout<<"全局常量c_g_b的地址为:"<<(long)&c_g_b<<endl;
     

     //c-const,g-global,l-local
     const int c_l_a=10;
     const int c_l_b=10;

     cout<<"局部常量c_l_a的地址为:"<<(long)&c_l_a<<endl;
     cout<<"局部常量c_l_b的地址为:"<<(long)&c_l_b<<endl;


}

//输出
局部变量a的地址为:6135426796
局部变量b的地址为:6135426792
全局变量g_a的地址为:4331487232
全局变量g_b的地址为:4331487236
静态变量s_a的地址为:4331487240
静态变量s_b的地址为:4331487244
字符串常量的地址为:4331470455
全局常量c_g_a的地址为:4331470592
全局常量c_g_b的地址为:4331470596
局部常量c_l_a的地址为:6135426788
局部常量c_l_b的地址为:6135426784

不在全局区的：局部变量、const修饰的局部变量(局部常量).

在全局区：全局变量、静态变量、常量（字符串常量、全局常量）。

总结：

c++在程序运行前后分为全局区和代码区。代码区的特点是共享和只读。全局区中存放全局变量、静态变量和常量。常量区中存放const修饰的全局常量和字符串常量。

三、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。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;

//栈区的数据由编译器管理开辟和释放
int * func(int b)//形式参数也会放在栈区
{
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(){
    //接收func函数的返回值。
    int *p=func(1);
    cout<<*p<<endl;//第一次可以打印正确的数字是因为编译器做了保留。
    cout<<*p<<endl;//第二次这个数据就不再保留了。
}

[Done] exited with code=1 in 0.24 seconds

[Running] cd "/Users/KXDemo/" && g++ stackArea.cpp -o stackArea && "/Users/KXDemo/"stackArea
stackArea.cpp:9:9: warning: address of stack memory associated with local variable 'a' returned [-Wreturn-stack-address]
    9 | return &a;//返回局部变量的地址。
      |         ^
1 warning generated.
10
1342800

四、堆区

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在堆中开辟内存。

#include<iostream>
using namespace std;

int * func()
{
//利用new关键字可以将数据开辟到堆区
//指针本质也是局部变量，放在栈上，指针保存的数据是放在堆区。
int * a=new int(10);
return a;
}

int main(){
//在堆区开辟数据
int *p=func();

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


}

//输出
10
10
10
10
10

总结：

堆区数据由程序员管理开辟和释放。

堆区数据利用new关键字进开辟内存。

五、new运算符

c++中利用new操作服在堆区开辟数据。

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，返回该数据对应类型的指针。

#include<iostream>
using namespace std;
//1.new的基本语法
int * func() {

    //在堆区创建整型数据
    // new 返回是该数据类型对的指针
    int * p=new int(10);
    return p;
}
void test01() {
    int *p=func();
    cout<<*p<<endl;
    cout<<*p<<endl;


}
//2.在堆区利用new开辟数组

int main() {
    test01();
    //1.new的基本语法

    //2.在堆区利用new开辟数组

}

//输出
10
10

如果使用的delete p,delete p之后的输出内容不能显示。

#include<iostream>
using namespace std;
//1.new的基本语法
int * func() {

    //在堆区创建整型数据
    // new 返回是该数据类型对的指针
    int * p=new int(10);
    return p;
}
void test01() {
    int *p=func();
    cout<<*p<<endl;
    cout<<*p<<endl;

    //堆区的数据由程序员管理开辟，程序员管理释放。
    //如果想释放堆区的数据 ，利用关键字delete
    delete p;
    cout<<*p<<endl;//内存已经被释放，再次访问就是非法操作，会报错


}
//2.在堆区利用new开辟数组

int main() {
    test01();
    //1.new的基本语法

    //2.在堆区利用new开辟数组

}

//输出
10
10
-836215392

如果使用的delete\[\] arr,delete\[\] arr之后的输出内容不能显示。

#include<iostream>
using namespace std;
//1.new的基本语法
int * func() {

    //在堆区创建整型数据
    // new 返回是该数据类型对的指针
    int * p=new int(10);//小括号代表就是存一个元素10
    return p;
}
void test01() {
    int *p=func();
    cout<<*p<<endl;
    cout<<*p<<endl;

    //堆区的数据由程序员管理开辟，程序员管理释放。
    //如果想释放堆区的数据 ，利用关键字delete
    delete p;
    cout<<*p<<endl;//内存已经被释放，再次访问就是非法操作，会报错


}
//2.在堆区利用new开辟数组
void test02() {
    //创建10整形数据的数组，在堆区
    int *arr=new int[10];//10代表数组有10个元素
    for (int i=0;i<10;i++) {
        arr[i]=i+100;//给10个元素赋值100~109
    }
    for (int i=0;i<10;i++) {
        cout<<arr[i]<<endl;
    }
    //释放堆区数组
    //释放数组的时候，要加[]才可以
    delete[] arr;

}

int main() {
    test02();
    //test01();
    //1.new的基本语法

    //2.在堆区利用new开辟数组

}