【C++奇遇记】内存模型

news2024/12/23 17:36:04

🎬 博客主页：博主链接
🎥 本文由 M malloc 原创，首发于 CSDN🙉
🎄 学习专栏推荐：LeetCode刷题集数据库专栏初阶数据结构
🏅 欢迎点赞 👍 收藏 ⭐留言 📝 如有错误敬请指正！
📆 未来很长，值得我们全力奔赴更美好的生活✨

在这里插入图片描述

文章目录

😇本章详情
😇内存模型的前情介绍
😇头文件管理
📝多个库的链接
✉作用域和链接
- 📋作用域
- 📋链接性(linkage)
- 😇自动存储持续性
- 静态持续变量
📃如何巩固学习
📃本文小结

😇本章详情

🐤本篇文章将讲授C++的内存模型相关的知识

😇内存模型的前情介绍

😁程序的三大组成部件：

头文件：包含结构声明和使用这些结构的函数的原型
源代码文件：包含与结构有关的函数代码
源代码文件：包含调用与结构相关的函数的代码

这是一种非常用的组织程序的策略。例如，如果编写另一个程序时，也需要使用这些函数，则只需包含头文件，并将函数文件添加到项目列表或make列表即可。

😇头文件管理

📝在同一个文件中只能将同一个头文件包含一次。记住这个规则很容易，但很可能在不知情的情况下将头文件包含多次。例如使用包含了另外一个头文件的头文件。有一种标准的C/C++技术可以避免多次包含同一个头文件。它是基于预处理器编译指令#ifndef(即if not defined)的。下面的代码片段意味着仅当以前没有使用预处理器编译指令#define定义名称COORDIN_H_时，才处理#ifndef和#endif之间的语句：

#ifndef COORDIN_H_

#endif
通常，使用#define语句来创建符号常量，如下所示：
#define MAXIMUM 4096
但只要将#define用于名称，就足以完成该名称的定义，如下所示：
#define COORDIN_H_

#ifndef COORDIN_H_
#define COORDIN_H_
//place include file contents here
#endif

上述代码解释
编译器首次遇到该文件时，名称COORDIN_H_没有定义(我们根据include文件名来选择名称，并加上一些下划线，一创建一个在其他地方不太可能被定义的名称)。在这种情狂下，编译器将查看#ifndef和#endif之间的内容(这正是我们希望的)，并读取定义COORDIN_H_的一行。如果在同一个文件中遇到其他包含coordin.h的代码，编译器将知道COORDIN_H_已经被定义了，从而跳到#endif后面的一行上。注意，这种方法并不能防止编译器将文件包含两次，而只是让它忽略第一次包含之外的所有内容。

📝多个库的链接

前言

C++标准允许每个编译器设计人员以他认为合适的方式实现名称修饰，因此有不同编译器创建的二进制模块(对象代码文件)很可能无法正确地链接。也就是说，两个编译器将为同一个函数生成不同的修饰名称。名称不同将使链接器无法将一个编译器生成的函数调用与另一个编译器生成的函数定义匹配。

✉作用域和链接

📋作用域

💐作用域(scope)描述了名称在文件的多大范围内可见。例如，函数中定义的变量可在该函数中使用，但不能在其他函数中使用；而在文件中的函数定义之前定义的变量则可在所有函数中使用。

C++变量的作用域有多种。作用域为局部的变量只在定义它的代码块中可用。代码块是由花括号括起的一系列语句。例如函数体就是代码块，但可以在函数体中嵌入其他代码块。作用域为全局的变量在定义位置到文件结尾之间都可用。自动变量的作用域为局部，静态变量的作用域是全局还是局部取决于它是如何被定义的。

📋链接性(linkage)

描述了名称如何在不同单元间共享。链接性为外部的名称可在文件见共享，链接性为内部的名称只能由一个文件中的函数共享。自动变量的名称没有链接性，因为他们不能共享。

😇自动存储持续性

📖在默认情狂下，在函数中声明的函数参数和变量的存储持续性为自动，作用域为局部，没有链接性。也就是说，如果在main()中声明了一个名为texas的变量，并在函数oil()中也声明了一个名为texas变量，则创建了两个独立的变量—只有在定义它们的函数中才能使用它们。对oil()中的Texas执行的任何操作都不会影响main()中的texas，反之则亦然。另外，当程序开始执行这些变量所属的代码块时，将为其分配内存；当函数结束时，这些变量将消失。

静态持续变量

C++也为静态存储持续性变量提供了3种链接性：外部链接性(可在其他文件中访问)、内部链接性(只能在当前文件中访问)和无链接性(只能在当前函数或代码块中访问)。这三种链接性都在整个程序执行期间存在，与自动变量相比，它们的寿命更长。由于静态变量的数目在程序运行期间时不变的，因此程序不需要使用特殊的装置(如栈来管理它们)

代码介绍

int global = 1000;// static duration, external linkage
static int one_file = 50;// static duration, internal linkage

int main()
{

}
void funct1()
{
	static int count = 0;//static duration, no linkage
	int llama = 0;
}

正如前面指出，所有的静态持续变量(global，one_file 和 count)在整个程序执行期间都存在。在函数funct1中声明的变量count的作用域为局部，没有链接性，这意味着只能在funct1函数中使用它,就像自动变量llama一样。然后，与llama不同的时，即使在funct1函数没有被执行的时候，count也留在内存中。由于one_file的链接性为内部，因此只能在上述代码的文件中使用它；由于global的链接性为外部，因此可以在程序的其他文件中使用它