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  • C++中内存分配详解

    转载自51CTO.com           http://developer.51cto.com/art/201107/276154.htm

    我们都知道,内存基本上分为静态存储区、堆区和栈区三大部分。本文介绍的是C++中的内存分配的问题,希望对你有帮助,一起来看。

    程序运行时,特别要注意的是内存的分配。下面介绍C++程序设计中的内存分配

    一、内存基本构成

    可编程内存在基本上分为这样的几大部分:静态存储区、堆区和栈区。他们的功能不同,对他们使用方式也就不同。

    静态存储区:内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。它主要存放静态数据、全局数据和常量。

    栈区:在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。

    堆区:亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意大小的内存,程序员自己负责在适当的时候用free或delete释放内存。动态内存的生存期可以由我们决定,如果我们不释放内存,程序将在最后才释放掉动态内存。 但是,良好的编程习惯是:如果某动态内存不再使用,需要将其释放掉,否则,我们认为发生了内存泄漏现象。

    二、三者之间的区别

    我们通过代码段来看看对这样的三部分内存需要怎样的操作和不同,以及应该注意怎样的地方。

    例一:静态存储区与栈区

    1 char* p = “Hello World1”;  
    2 char a[] = “Hello World2”;  
    3 p[2] = ‘A’;  
    4 a[2] = ‘A’;  
    5 char* p1 = “Hello World1;” 

    这个程序是有错误的,错误发生在p[2] = ‘A’这行代码处,为什么呢,是变量p和变量数组a都存在于栈区的(任何临时变量都是处于栈区的,包括在main()函数中定义的变量)。但是,数据“Hello World1”和数据“Hello World2”是存储于不同的区域的。

    因为数据“Hello World2”存在于数组中,所以,此数据存储于栈区,对它修改是没有任何问题的。因为指针变量p仅仅能够存储某个存储空间的地址,数据“Hello World1”为字符串常量,所以存储在静态存储区。虽然通过p[2]可以访问到静态存储区中的第三个数据单元,即字符‘l’所在的存储的单元。但是因为数据“Hello World1”为字符串常量,不可以改变,所以在程序运行时,会报告内存错误。并且,如果此时对p和p1输出的时候会发现p和p1里面保存的地址是完全相同的。换句话说,在数据区只保留一份相同的数据。

    例二:栈区与堆区

     1 char* f1()  
     2 {  
     3 char* p = NULL;  
     4 char a;  
     5 p = &a;  
     6 return p;  
     7 }  
     8 char* f2()  
     9 {  
    10 char* p = NULL:  
    11 p =(char*) new char[4];  
    12 return p;  
    13 } 

    这两个函数都是将某个存储空间的地址返回,二者有何区别呢?f1()函数虽然返回的是一个存储空间,但是此空间为临时空间。也就是说,此空间只有短暂的生命周期,它的生命周期在函数f1()调用结束时,也就失去了它的生命价值,即:此空间被释放掉。所以,当调用f1()函数时,如果程序中有下面的语句:

    1 char* p ;  
    2 p = f1();  
    3 *p = ‘a’; 

    此时,编译并不会报告错误,但是在程序运行时,会发生异常错误。因为,你对不应该操作的内存(即,已经释放掉的存储空间)进行了操作。但是,相比之下,f2()函数不会有任何问题。因为,new这个命令是在堆中申请存储空间,一旦申请成功,除非你将其delete或者程序终结,这块内存将一直存在。也可以这样理解,堆内存是共享单元,能够被多个函数共同访问。如果你需要有多个数据返回却苦无办法,堆内存将是一个很好的选择。但是一定要避免下面的事情发生:

    1 void f()  
    2 {  
    3 4 char * p;  
    5 p = (char*)new char[100];  
    6 7 } 

    这个程序做了一件很无意义并且会带来很大危害的事情。因为,虽然申请了堆内存,p保存了堆内存的首地址。但是,此变量是临时变量,当函数调用结束时p变量消失。也就是说,再也没有变量存储这块堆内存的首地址,我们将永远无法再使用那块堆内存了。

    但是,这块堆内存却一直标识被你所使用(因为没有到程序结束,你也没有将其delete,所以这块堆内存一直被标识拥有者是当前您的程序),进而其他进程或程序无法使用。我们将这种不道德的“流氓行为”(我们不用,却也不让别人使用)称为内存泄漏。这是我们C++程序员的大忌!!请大家一定要避免这件事情的发生。

    总之,对于堆区、栈区和静态存储区它们之间最大的不同在于,栈的生命周期很短暂。但是堆区和静态存储区的生命周期相当于与程序的生命同时存在(如果您不在程序运行中间将堆内存delete的话),我们将这种变量或数据成为全局变量或数据。但是,对于堆区的内存空间使用更加灵活,因为它允许你在不需要它的时候,随时将它释放掉,而静态存储区将一直存在于程序的整个生命周期中。

    希望通过本文对内存分配的介绍,能够对你有帮助。

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