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C++內(nèi)存四區(qū)模型使用及說明

更新時間：2025年09月24日 09:29:52 作者：蔥鹵山豬

C++內(nèi)存分為代碼區(qū)（只讀共享）、全局區(qū)（存全局/靜態(tài)變量及常量）、棧區(qū)（自動管理,存函數(shù)參數(shù)和局部變量）、堆區(qū)（手動管理,用new分配,delete釋放）,各區(qū)域數(shù)據(jù)生命周期不同,提供靈活編程

1 內(nèi)存分區(qū)模型

C++程序在執(zhí)行時，將內(nèi)存大方向劃分為4個區(qū)域

代碼區(qū)：存放函數(shù)體的二進制代碼，由操作系統(tǒng)進行管理的
全局區(qū)：存放全局變量和靜態(tài)變量以及常量
棧區(qū)：由編譯器自動分配釋放, 存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量等
堆區(qū)：由程序員分配和釋放,若程序員不釋放,程序結(jié)束時由操作系統(tǒng)回收

內(nèi)存四區(qū)意義：

不同區(qū)域存放的數(shù)據(jù)，賦予不同的生命周期, 給我們更大的靈活編程

1.1 程序運行前

? 在程序編譯后，生成了exe可執(zhí)行程序，未執(zhí)行該程序前分為兩個區(qū)域

? 代碼區(qū)：

? 存放 CPU 執(zhí)行的機器指令
代碼區(qū)是共享的，共享的目的是對于頻繁被執(zhí)行的程序，只需要在內(nèi)存中有一份代碼即可
? 代碼區(qū)是只讀的，使其只讀的原因是防止程序意外地修改了它的指令

? 全局區(qū)：

該區(qū)域的數(shù)據(jù)在程序結(jié)束后由操作系統(tǒng)釋放.

? 全局變量和靜態(tài)變量存放在此.

全局變量注意事項：

1、在函數(shù)外部定義的變量，使用范圍從定義的地方開始到——>本源文件結(jié)束

2、如果沒給初始值，會自動初始化為0

3、當全局變量名稱和局部變量名稱相同時，使用的是局部變量

4、若使用的全局變量定義于其他的源文件中，可以使用extern關(guān)鍵字聲明【extern int a;】

靜態(tài)變量注意事項：static關(guān)鍵字

1、static作用全局變量之前，稱為靜態(tài)全局變量，限制其他源文件使用（僅限本源文件使用）

2、static作用局部變量之前，稱為靜態(tài)局部變量，只初始化一次，函數(shù)結(jié)束后空間不會釋放

3、static作用函數(shù)之前，稱為靜態(tài)函數(shù)，僅限本文件使用

全局區(qū)還包含了常量區(qū), 字符串常量和其他常量也存放在此.

示例：

//全局變量
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() {

	//局部變量
	int a = 10;
	int b = 10;

	//打印地址
	cout << "局部變量a地址為： " << (int)&a << endl;
	cout << "局部變量b地址為： " << (int)&b << endl;

	cout << "全局變量g_a地址為： " <<  (int)&g_a << endl;
	cout << "全局變量g_b地址為： " <<  (int)&g_b << endl;

	//靜態(tài)變量——static關(guān)鍵字
	1、static作用全局變量之前，稱為靜態(tài)全局變量，限制其他源文件使用（僅限本源文件使用）
	2、static作用局部變量之前，稱為靜態(tài)局部變量，只初始化一次，函數(shù)結(jié)束后空間不會釋放
	3、static作用函數(shù)之前，稱為靜態(tài)函數(shù)，僅限本文件使用
	
	static int s_a = 10;
	static int s_b = 10;

	cout << "靜態(tài)變量s_a地址為： " << (int)&s_a << endl;
	cout << "靜態(tài)變量s_b地址為： " << (int)&s_b << endl;

	cout << "字符串常量地址為： " << (int)&"hello world" << endl;
	cout << "字符串常量地址為： " << (int)&"hello world1" << endl;

	cout << "全局常量c_g_a地址為： " << (int)&c_g_a << endl;
	cout << "全局常量c_g_b地址為： " << (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地址為： " << (int)&c_l_a << endl;
	cout << "局部常量c_l_b地址為： " << (int)&c_l_b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

打印結(jié)果：

總結(jié)：

C++中在程序運行前分為全局區(qū)和代碼區(qū)
代碼區(qū)特點是共享和只讀
全局區(qū)中存放全局變量、靜態(tài)變量、常量
常量區(qū)中存放 const修飾的全局常量和字符串常量

1.2 程序運行后

?棧區(qū)：

? 由編譯器自動分配釋放, 存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量等

? 注意事項：不要返回局部變量的地址，棧區(qū)開辟的數(shù)據(jù)由編譯器自動釋放

示例：

int * func(int b)//形參數(shù)據(jù)也會存放棧區(qū)
{
        b=100;
	int a = 10;//局部變量存放棧區(qū)，棧區(qū)數(shù)據(jù)在函數(shù)執(zhí)行完后自動釋放
	return &a;
}

int main() {

	int *p = func(1);

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

	system("pause");

	return 0;
}

?堆區(qū)：

? 由程序員分配釋放,若程序員不釋放,程序結(jié)束時由操作系統(tǒng)回收

? 在C++中主要利用new在堆區(qū)開辟內(nèi)存

示例：

int* func()
{
        //利用new關(guān)鍵字可以將數(shù)據(jù)開辟到堆區(qū)。new int(10)返回的是10這個數(shù)據(jù)的地址
        //指針 本質(zhì)也是局部變量，指針指向堆區(qū)數(shù)據(jù)的地址，==新開辟一片存儲空間==將其地址存在棧上
	int* a = new int(10);
	return a;
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
    
	system("pause");

	return 0;
}

總結(jié)：

堆區(qū)數(shù)據(jù)由程序員管理開辟和釋放

堆區(qū)數(shù)據(jù)利用new關(guān)鍵字進行開辟內(nèi)存

1.3 new操作符

? C++中利用new操作符在堆區(qū)開辟數(shù)據(jù)

? 堆區(qū)開辟的數(shù)據(jù)，由程序員手動開辟，手動釋放，釋放利用操作符 delete

? 語法： new 數(shù)據(jù)類型

? 利用new創(chuàng)建的數(shù)據(jù)，會返回該數(shù)據(jù)對應(yīng)的類型的指針

示例1：基本語法

int* func()
{
        //在堆區(qū)創(chuàng)建整型數(shù)據(jù)
        //new返回是 該數(shù)據(jù)類型的指針
	int* a = new int(10);//10代表創(chuàng)建的整型數(shù)據(jù)為10 
	return a;
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
    //堆區(qū)的數(shù)據(jù) 由程序員管理開辟， 釋放
	//利用delete釋放堆區(qū)數(shù)據(jù)
	delete p;

	//cout << *p << endl; //報錯，釋放的空間不可訪問

	system("pause");

	return 0;
}

示例2：開辟數(shù)組

//堆區(qū)開辟數(shù)組
int main() {
        //創(chuàng)建10整型數(shù)據(jù)的數(shù)組，在堆區(qū)
	int* arr = new int[10];//10代表數(shù)組有10個元素

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		arr[i] = i + 100;
	}

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << arr[i] << endl;
	}
	//釋放數(shù)組 delete 后加 []
	delete[] arr;

	system("pause");

	return 0;
}