C++ - 内存管理

本阶段主要针对C++面向对象编程技术做详细讲解，探讨C++中的核心和精髓。

1 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==.

示例：

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;
​
//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;
​
int main() {
​
    //局部变量
    int a = 10;
    int b = 10;
​
    //打印地址
    cout << "局部变量a地址为： " << (int)&a << endl;
    cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;
​
    cout << "全局变量g_a地址为： " <<  (int)&g_a << endl;
    cout << "全局变量g_b地址为： " <<  (int)&g_b << endl;
​
    //静态变量
    static int s_a = 10;
    static int s_b = 10;
​
    cout << "静态变量s_a地址为： " << (int)&s_a << endl;
    cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;
​
    cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;
    cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;
​
    cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;
    cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&c_g_b << endl;
​
    const int c_l_a = 10;
    const int c_l_b = 10;
    cout << "局部常量c_l_a地址为： " << (int)&c_l_a << endl;
    cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

打印结果：

总结：

• C++中在程序运行前分为全局区和代码区

• 代码区特点是共享和只读

• 全局区中存放全局变量、静态变量、常量

• 常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量

1.2 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

注意事项：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

示例：

int * func()
{
    int a = 10;
    return &a;
}
​
int main() {
​
    int *p = func();
​
    cout << *p << endl;
    cout << *p << endl;
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

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在堆区开辟内存

示例：

int* func()
{
    int* a = new int(10);
    return a;
}
​
int main() {
​
    int *p = func();
​
    cout << *p << endl;
    cout << *p << endl;
    
    system("pause");
​
    return 0;
}

总结：

堆区数据由程序员管理开辟和释放

堆区数据利用new关键字进行开辟内存

1.3 new与delete操作符

C++中利用==new==操作符在堆区开辟数据

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，会返回该数据对应的类型的指针

示例1： 基本语法

int* func()
{
    int* a = new int(10);
    return a;
}
​
int main() {
​
    int *p = func();
​
    cout << *p << endl;
    cout << *p << endl;
​
    //利用delete释放堆区数据
    delete p;
​
    //cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

示例2：开辟数组

//堆区开辟数组
int main() {
​
    int* arr = new int[10];
​
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        arr[i] = i + 100;
    }
​
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        cout << arr[i] << endl;
    }
    //释放数组 delete 后加 []
    delete[] arr;
​
    system("pause");
​
    return 0;
}
​