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  • char* 和char[]的差别

    下面内容均来自互联网,系笔者汇总并总结。

    1. 问题介绍

    问题引入:
    在实习过程中发现了一个曾经一直默认的错误,相同char *c = "abc"和char c[]="abc",前者改变其内

    容程序是会崩溃的,而后者全然正确。
    程序演示:
    測试环境Devc++
    代码
    #include <iostream>
    using namespace std;

    main()
    {
       char *c1 = "abc";
       char c2[] = "abc";
       char *c3 = ( char* )malloc(3);
       c3 = "abc";
       printf("%d %d %s ",&c1,c1,c1);
       printf("%d %d %s ",&c2,c2,c2);
       printf("%d %d %s ",&c3,c3,c3);
       getchar();
    }   
    执行结果
    2293628 4199056 abc
    2293624 2293624 abc
    2293620 4199056 abc

    參考资料:
    首先要搞清楚编译程序占用的内存的分区形式:
    一、预备知识—程序的内存分配
    一个由c/C++编译的程序占用的内存分为下面几个部分
    1、栈区(stack)—由编译器自己主动分配释放,存放函数的參数值,局部变量的值等。其操作方式类似于

    数据结构中的栈。
    2、堆区(heap)—一般由程序猿分配释放,若程序猿不释放,程序结束时可能由OS回收。注意它与数据

    结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。
    3、全局区(静态区)(static)—全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态

    变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的还有一块区域。程序结束后由系统

    释放。
    4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
    5、程序代码区
    这是一个前辈写的,很具体
    //main.cpp
    int a=0;    //全局初始化区
    char *p1;   //全局未初始化区
    main()
    {
       int b;栈
       char s[]="abc";   //栈
       char *p2;         //栈
       char *p3="123456";   //123456在常量区,p3在栈上。
       static int c=0;   //全局(静态)初始化区
       p1 = (char*)malloc(10);
       p2 = (char*)malloc(20);   //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
       strcpy(p1,"123456");   //123456放在常量区,编译器可能会将它与p3所向"123456"优化成一个

    地方。
    }
    二、堆和栈的理论知识
    2.1申请方式
    stack:
    由系统自己主动分配。比如,声明在函数中一个局部变量int b;系统自己主动在栈中为b开辟空间
    heap:
    须要程序猿自己申请,并指明大小,在c中malloc函数
    如p1=(char*)malloc(10);
    在C++中用new运算符
    如p2=(char*)malloc(10);
    可是注意p1、p2本身是在栈中的。
    2.2
    申请后系统的响应
    栈:仅仅要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。
    堆:首先应该知道操作系统有一个记录空暇内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,
    会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空暇结点链表中删除,并将

    该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大

    小,这样,代码中的delete语句才干正确的释放本内存空间。另外,因为找到的堆结点的大小不一定正

    好等于申请的大小,系统会自己主动的将多余的那部分又一次放入空暇链表中。
    2.3申请大小的限制
    栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地

    址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译

    时就确定的常数),假设申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间

    较小。
    堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是因为系统是用链表来存储的空暇内存地

    址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的

    虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比較灵活,也比較大。
    2.4申请效率的比較:
    栈:由系统自己主动分配,速度较快。但程序猿是无法控制的。
    堆:是由new分配的内存,一般速度比較慢,并且easy产生内存碎片,只是用起来最方便.
    另外,在WINDOWS下,最好的方式是用Virtual Alloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈,而是直接在进

    程的地址空间中保留一块内存,尽管用起来最不方便。可是速度快,也最灵活。
    2.5堆和栈中的存储内容
    栈:在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可运行语句)的

    地址,然后是函数的各个參数,在大多数的C编译器中,參数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变

    量。注意静态变量是不入栈的。
    当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是參数,最后栈顶指针指向最開始存的地址,也就是主

    函数中的下一条指令,程序由该点继续执行。
    堆:通常是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的详细内容由程序猿安排。
    2.6存取效率的比較
    char s1[]="aaaaaaaaaaaaaaa";
    char *s2="bbbbbbbbbbbbbbbbb";
    aaaaaaaaaaa是在执行时刻赋值的;
    而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;
    可是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(比如堆)快。
    比方:
    #include
    voidmain()
    {
    char a=1;
    char c[]="1234567890";
    char *p="1234567890";
    a = c[1];
    a = p[1];
    return;
    }
    相应的汇编代码
    10:a=c[1];
    004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh]
    0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl
    11:a=p[1];
    0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h]
    004010708A4201moval,byteptr[edx+1]
    004010738845FCmovbyteptr[ebp-4],al
    第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而另外一种则要先把指针值读到edx中,在依据

    edx读取字符,显然慢了。
    2.7小结:
    堆和栈的差别能够用例如以下的比喻来看出:
    使用栈就象我们去饭馆里吃饭,仅仅管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会

    切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的优点是快捷,可是自由度小。
    使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比較麻烦,可是比較符合自己的口味,并且自由度大。

    自我总结:
    char *c1 = "abc";实际上先是在文字常量区分配了一块内存放"abc",然后在栈上分配一地址给c1并指向

    这块地址,然后改变常量"abc"自然会崩溃

    然而char c2[] = "abc",实际上abc分配内存的地方和上者并不一样,能够从
    4199056
    2293624 看出,全然是两块地方,判断4199056处于常量区,而2293624处于栈区

    2293628
    2293624
    2293620 这段输出看出三个指针分配的区域为栈区,并且是从高地址到低地址

    2293620 4199056 abc 看出编译器将c3优化指向常量区的"abc"


    继续思考:
    代码:
    #include <iostream>
    using namespace std;

    main()
    {
       char *c1 = "abc";
       char c2[] = "abc";
       char *c3 = ( char* )malloc(3);
       // *c3 = "abc" //error
       strcpy(c3,"abc");
       c3[0] = 'g';
       printf("%d %d %s ",&c1,c1,c1);
       printf("%d %d %s ",&c2,c2,c2);
       printf("%d %d %s ",&c3,c3,c3);
       getchar();
    }   
    输出:
    2293628 4199056 abc
    2293624 2293624 abc
    2293620 4012976 gbc
    写成凝视那样,后面修改就会崩溃
    可见strcpy(c3,"abc");abc是还有一块地方分配的,并且能够改变,和上面的參考文档说法有些不一定,

    并且我不能断定4012976是哪个区的,可能要通过算区的长度,希望高人继续深入解释,谢谢


    2. 一个实例

    int *ip = new int;
        char s[] = "abcd";
        char* p = "abcd";
        
        cout<<ip<<endl;
        cout<<*ip<<endl;
        cout<<&ip<<endl;
    //    s = p; //error C2440: '=' : cannot convert from 'char *' to 'char'
                    //难道s不是指向第一个字符的指针吗?
        cout << s <<endl;//果然这句话输出的是abcd!
        cout << *s <<endl;//但这句输出的是a!
        cout << &s <<endl;
        cout << (s+1) <<endl;
    //    cout << &(s+1) <<endl;//error C2102: '&' requires l-value
        cout << *(s+1) <<endl;
        cout << &s[1] <<endl;
    
        cout << p <<endl;
        cout << *p <<endl;
        cout << &p <<endl;
        cout << (p+1) <<endl;
    //    cout << &(p+1) <<endl;//error C2102: '&' requires l-value
        cout << *(p+1) <<endl;
        cout << &p[1] <<endl;

    输出:


    相关解释:

    char[]是一个数组定义,char*是指针定义,你能够看下他们的差别,对你会有帮助。
    1 指针和数组的差别

    (1)指针和数组的分配

      数组是开辟一块连续的内存空间,数组本身的标识符(也就是通常所说的数组名)代表整个数组,能够使用sizeof来获得数组所占领内存空间的大小(注意,不是数组元素的个数,而是数组占领内存空间的大小,这是以字节为单位的)。举比例如以下:
     
    #include <stdio.h>

    int main(void)
    {
      char a[] = "hello";
      int b[] = {1, 2, 3, 4, 5};

      printf("a: %d ", sizeof(a));
      printf("b memory size: %d bytes ", sizeof(b));
      printf("b elements: %d ", sizeof(b)/sizeof(int));

      return 0;
    }
     

      
      数组a为字符型,后面的字符串实际上占领6个字节空间(注意最后有一个标识字符串的结束)。从后面sizeof(b)就能够看出怎样获得数组占领的内存空间,怎样获得数组的元素数目。至于int数据类型分配内存空间的多少,则是编译器相关的。gcc默觉得int类型分配4个字节的内存空间。
     
    (2)空间的分配

      这里又分为两种情况。

      第一,假设是全局的和静态的
      char *p = “hello”;
      这是定义了一个指针,指向rodata section里面的“hello”,能够被编译器放到字符串池。在汇编里面的keyword为.ltorg。意思就是在字符串池里的字符串是能够共享的,这也是编译器优化的一个措施。
      char a[] = “hello”;
      这是定义了一个数组,分配在可写数据块,不会被放到字符串池。

      第二,假设是局部的
      char *p = “hello”;
      这是定义了一个指针,指向rodata section里面的“hello”,能够被编译器放到字符串池。在汇编里面的keyword为.ltorg。意思就是在字符串池里的字符串是能够共享的,这也是编译器优化的一个措施。另外,在函数中能够返回它的地址,也就是说,指针是局部变量,可是它指向的内容是全局的。
      char a[] = “hello”;
      这是定义了一个数组,分配在堆栈上,初始化由编译器进行。(短的时候直接用指令填充,长的时候就从全局字符串表拷贝),不会被放到字符串池(相同如前,可能会从字符串池中拷贝过来)。注意不应该返回它的地址。


    cout经研究得出下面结论:
    1、对于数字指针如int *p=new int; 那么cout<<p仅仅会输出这个指针的值,而不会输出这个指针指向的内容。
    2、对于字符指针入char *p="sdf f";那么cout<<p就会输出指针指向的数据,即sdf f

    ============================================================================

    假设还不是非常理解,水木上也有高人对此进行解释:

    这里的char ch[]="abc";
    表示ch 是一个足以存放字符串初值和空字符'/0'的一维数组,能够更改数组中的字符,可是char本身是不可改变的常量。
    char *pch = "abc";
    那么pch 是一个指针,其初值指向一个字符串常量,之后它能够指向其它位置,但假设试图改动字符串的内容,结果将不确定。
         ______           ______      ______
    ch: |abc |    pch: | ◎----->  |abc |
         ______           ______      ______
    
    char chArray[100];
    chArray[i] 等价于 *(chArray+i)
    和指针的不同在于   chArray不是变量   无法对之赋值
    另   其实 i[chArray]  也等价于 *(chArray+i)
    


    因此,总结例如以下:

    1. char[] p表示p是一个数组指针,相当于const pointer,不同意对该指针进行改动。但该指针所指向的数组内容,是分配在栈上面的,是能够改动的。

    2. char * pp表示pp是一个可变指针,同意对其进行改动,即能够指向其它地方,如pp = p也是能够的。对于*pp = "abc";这种情况,因为编译器优化,一般都会将abc存放在常量区域内,然后pp指针是局部变量,存放在栈中,因此,在函数返回中,同意返回该地址(实际上指向一个常量地址,字符串常量区);而,char[] p是局部变量,当函数结束,存在栈中的数组内容均被销毁,因此返回p地址是不同意的。


    同一时候,从上面的样例能够看出,cout确实存在一些规律:

    1、对于数字指针如int *p=new int; 那么cout<<p仅仅会输出这个指针的值,而不会输出这个指针指向的内容。
    2、对于字符指针入char *p="sdf f";那么cout<<p就会输出指针指向的数据,即sdf f

    那么,像&(p+1),因为p+1指向的是一个地址,不是一个指针,无法进行取址操作。

    &p[1] = &p + 1,这样取到的实际上是从p+1開始的字符串内容。


    分析上面的程序:

    *pp = "abc";

    p[] = "abc";

    *pp指向的是字符串中的第一个字符。

    cout << pp; // 返回pp地址開始的字符串:abc

    cout << p; // 返回p地址開始的字符串:abc

    cout << *p; // 返回第一个字符:a

    cout << *(p+1); // 返回第二个字符:b

    cout << &p[1];// 返回从第二个字符開始的字符串:bc


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