[C++ 核心编程]笔记 1 内存分区模型

news2024/10/9 7:03:07

内存分区模型

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。

1.1 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。
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，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。

1.2 程序运行后

程序一旦开始执行，内存的栈区和堆区就会被动态地管理和使用，具体如下：

栈区（Stack Segment）：

栈区是用于存放函数的参数值、局部变量等信息的内存区域。
栈内存的分配和释放是由编译器自动完成的，遵循后进先出（LIFO）的原则。
注意事项：
- 不要返回局部变量的地址，因为局部变量在函数调用结束后就会被销毁，其地址将变得无效。
- 栈区开辟的数据由编译器自动释放，因此程序员不需要手动管理栈内存。
- 栈的大小通常是有限的，如果函数调用太深或局部变量占用太多内存，可能会导致栈溢出。

堆区（Heap Segment）：

堆区是程序在运行时动态分配内存的区域，由程序员手动控制。
在C++中，通常使用new操作符在堆区开辟内存，使用delete操作符来释放内存。
如果程序员没有释放堆内存，这部分内存将在程序结束时由操作系统回收，但在程序运行期间，这可能导致内存泄漏，即内存被分配后却不再使用且无法回收。
堆的大小受限于系统虚拟内存的限制，理论上比栈要大得多，但是过多的堆内存分配也可能导致性能问题或内存不足。

下面是示例代码 :

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

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

	cout << "全局变量g_a的地址为:" << (int)&g_a << endl;
	cout << "全局变量g_b的地址为:" << (int)&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:" << (int)&s_a << endl;
	cout << "静态变量s_b的地址为:" << (int)&s_a << endl;

	//常量
	//字符串常量
	cout << "字符串常量的地址为: " << (int)&"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: " << (int)&c_g_a << endl;
	cout << "全局常量 c_g_b的地址为: " << (int)&c_g_b << endl;

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

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

	system("pause");

}