C++内存布局以及常用关键字
C++的内存空间
代码存储区域：常量区、代码区、静态区（全局区）、堆区、栈区
栈区向下增长，堆区向上增长。栈由系统管理，没有内存碎片，每个元素之间都是连续的，大小比较小，8k，可以修改系统参数，堆区存储动态开辟的变量。
还有一个内核空间，但是它不与用户直接交互（内核区）。
常用关键字
static
修饰局部变量：局部变量的存储区域改变、变为静态区，生命周期改为程序结束才销毁。
修饰全局变量：全局变量只能在本文件中访问，不能在其它文件中访问， extern 外部声明也不可以。
修饰成员变量：静态成员变量不属于实体的类对象，要在类外初始化
修饰成员函数：静态函数属于类不属于类对象 需要通过类作用域调用 函数无this指针(静态成员函数仅能访问静态的数据成员，不能访问非静态的数据成员，也不能访问非静态的成员函数)
#define
带参数的宏定义可以减少函数调用的开销，在运行时只是简单的展开。
#include <iostream>
#define SQUARE(x) ((x) * (x))
int main() {
int a = 5;
std::cout << "Square of a: " << SQUARE(a) << std::endl;
std::cout << "Square of a+1: " << SQUARE(a + 1) << std::endl;
return 0;
}
代码会被展开为：
std::cout << "Square of a: " << ((a) * (a)) << std::endl;
std::cout << "Square of a+1: " << ((a + 1) * (a + 1)) << std::endl;
同样逻辑使用函数实现：
inline int square(int x) {
return x * x;
}
虽然 inline 函数也可能避免函数调用开销，但其行为是在编译阶段由编译器决定；而宏定义是在预处理阶段直接展开。因此，宏展开比函数调用更加简单直接。
const
申明一个常量，在编译期间可以进行类型检查，确保其值在程序运行期间不能被修改。
它还可以应用于指针、函数形参和成员函数等不同场景。
基本用法示例
-
定义常量：
const int a = 10; // 定义一个整型常量 a = 20; // 错误，尝试修改常量的值在编译阶段，如果试图修改
a的值，会报错：
“assignment of read-only variable ‘a’” -
指针中的
const：const在指针上下文中非常灵活，具体含义取决于其位置（需要注意理解哦：-
指针指向的值不可变：
const int* ptr = &a; // 指针指向的内容是只读的 *ptr = 20; // 错误 ptr = &b; // 正确，可以修改指针本身 -
指针本身不可变：
int* const ptr = &a; // 指针本身是常量，不能指向其他地址 *ptr = 20; // 正确 ptr = &b; // 错误 -
值和指针均不可变：
const int* const ptr = &a; // 值和指针都不可更改 *ptr = 20; // 错误 ptr = &b; // 错误
-
-
函数参数中的
const：-
传值参数： 如果函数参数是按值传递，
const修饰没有意义，因为传入的值本身就是副本，修改不会影响原始变量。 -
传引用参数： 使用
const修饰引用，可以保护原始数据：void print(const std::string& str) { // str 是只读的 std::cout << str << std::endl; }好处：
- 避免拷贝，提高性能。
- 防止函数内部修改传入的数据。
-
-
成员函数中的
const： 当一个成员函数后面添加const修饰符时，表示该函数不会修改对象的任何成员变量：class MyClass { private: int value; public: int getValue() const { return value; // 只读操作 } };如果尝试在
const成员函数中修改任何非mutable的成员变量，编译会报错。 -
const和数组： 声明只读的数组：const int arr[] = {1, 2, 3}; // 数组的内容是只读的 arr[0] = 10; // 错误
mutable
mutable为可变的，易变的跟C++中的const是反义词。被mutable修饰的变量(mutable智能用于修饰类的非静态数据成员)，将永远处于可变的状态, 即使在一个const函数中
mutable 的用法示例
- 普通类的
mutable成员
#include <iostream>
#include <string>
class Logger {
private:
mutable int logCount; // 用于统计日志记录次数，可变
public:
Logger() : logCount(0) {}
void logMessage(const std::string& message) const {
++logCount; // 即使在 const 函数中，也允许修改
std::cout << "Log: " << message << " (Log #" << logCount << ")\n";
}
};
int main() {
const Logger logger; // 声明一个 const对象
logger.logMessage("Program started"); // 依然可以修改logCount
logger.logMessage("Processing data");
return 0;
}
输出：
Log: Program started (Log #1)
Log: Processing data (Log #2)
在上面的例子中：
- 类的
logCount成员变量是用mutable修饰的。 - 即使
Logger对象是const，logCount仍然可以在logMessage函数中被修改。
- 在
const对象中的mutable使用
#include <iostream>
class MyClass {
private:
mutable int counter; // 可变成员
public:
MyClass() : counter(0) {}
void increment() const {
++counter; // 修改可变成员
}
int getCounter() const {
return counter;
}
};
int main() {
const MyClass obj; // 声明 const 对象
obj.increment(); // 修改 mutable 成员
obj.increment();
std::cout << "Counter: " << obj.getCounter() << std::endl;
return 0;
}
输出：
Counter: 2
使用 mutable 时应明确需求，通常用于辅助性的、不影响对象逻辑状态的数据成员。例如：
- 缓存计算值。
- 日志或调试计数器。
与 const_cast 的对比：
mutable是在类设计阶段明确指定的“可变性”。const_cast是临时移除const限制，常用于特殊需求。
typedef
用途： 1、为名称复杂的变量创建别名； 2、创建与平台无关的变量，当跨平台时，只要改下 typedef 本身就行，不用对其他源码做任何修改。 另外，因为typedef是定义了一种类型的新别名，不是简单的字符串替换，所以它比宏来得稳健（虽然用宏有时也可以完成以上的用途）。 比如：size_t的介绍
// 在vs中，short 2个字节，int 4个，long也是4个，long long 8个
typedef short int16_t;
typedef int int32_t;
typedef long long int64_t;
// 在Linux下，short 2个，int 4 个，long 8个，long long 也是8个
typedef short int16_t;
typedef int int32_t;
typedef long int64_t;
所以在程序源码中，只使用这些在头文件中声明的别名。 参考：typedef用法详解
总结与建议
- 内存管理：明确堆和栈的用途，动态内存需及时释放，避免内存泄漏。
- 关键字使用：
- 用
static管理变量作用域和生命周期。 - 优先使用
inline和constexpr替代宏定义。 - 用
const提升代码的安全性和优化性能。 - 谨慎使用
mutable，仅在必要时放宽const限制。 - 用
typedef或现代using提高类型定义的灵活性。
- 用
Blog：C++内存布局以及常用关键字
村上春树说：“跑步时我什么都不想，只是奔跑。跑步时我只感受跑步本身。”
编程时亦如此，专注写好每段代码，感受语言的精妙与力量（怎么有语文结尾升华主题那味儿了，笑死ψ(｀∇´)ψ，哈哈）。
