<>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
1、代码区:存放函数体的二进制代码,由操作系统进行管理
2、全局区:存放全局变量和静态变量以及常量
3、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
4、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

<>内存四区的意义:

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、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
#include <iostream> using namespace std; //全局变量 int g_a = 10; int g_b = 10; int
main() { //创建普通局部变量 int a = 10; int b = 10; cout << "局部变量a的地址为:" << &a << endl;
cout<< "局部变量b的地址为:" << &b << endl; cout << "全局变量a的地址为:" << &g_a << endl; cout <<
"全局变量b的地址为:" << &g_b << endl; return 0; }

#include <iostream> using namespace std; //全局变量 int g_a = 10; int g_b = 10;
//const修饰的全局变量,全局常量 const int c_g_a = 10; const int c_g_b = 10; int main() {
//全局区 //全局变量、静态变量、常量 //创建普通局部变量 int a = 10; int b = 10; cout << "局部变量a的地址为:" <<
&a << endl; cout << "局部变量b的地址为:" << &b << endl; cout << "全局变量a的地址为:" << &g_a <<
endl; cout << "全局变量b的地址为:" << &g_b << endl; //静态变量 在静态变量前面加static,属于静态变量 static
int s_a = 10; static int s_b = 10; cout << "静态变量a的地址为:" << &s_a << endl; cout <<
"静态变量b的地址为:" << &s_b << endl; //常量 //字符串常量 cout << "字符串常量的地址为:" << &"hello
world" << endl; //const修饰的变量 //const修饰的全局变量,const修饰的局部变量 cout << "全局常量a的地址为:" <<
&c_g_a << endl; cout << "全局常量a的地址为:" << &c_g_b << endl; const int c_l_a = 10;
const int c_l_b = 10; cout << "局部常量a的地址为:" << &c_l_a << endl; cout <<
"局部常量a的地址为:" << &c_l_b << endl; return 0; }

<>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。
反面案例:
#include <iostream> using namespace std; int * func() { int a = 10; return &a;
} int main() { int* p = func(); cout << *p << endl;//第一次可以打印正确的数字是因为编译器做了保留 cout
<< *p << endl;//第二次这个数据就不再保留的 return 0; }

<>堆区

在C++中主要利用new在堆区开辟内存
#include <iostream> using namespace std; int * func() { //利用new关键字 可以将数据开辟到堆区
//指针 本质也是局部变量,放在栈上,指针保存的数据是放在堆区 int* p = new int(10); return p; } int main() {
int* p = func(); cout << *p << endl; cout << *p << endl; delete p; p = nullptr;
return 0; }
<>3、new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

问:C语言中free指针后,指针地址不会变,c++中delete指针后,指针的地址也会改变?
答:在C语言中,调用函数free
会释放指针指向的内存,并将内存返回给系统,但指针本身的值不会受到影响,仍然指向之前分配的内存地址。这是因为C语言中的指针只是一个整数变量,它存储的是地址(整数),而不是实际的对象。
而在C++中,delete运算符执行的操作与free函数类似,它会释放指针所指向的内存并将其返回给系统。不同的是,delete
还会调用被删除对象的析构函数。此外,当使用delete
删除堆上分配的内存后,指向该内存的指针将变为无效指针,指向的内存已经被释放,所以在C++中,删除指针后,指针的值会变成无定义的。不过,可以使用nullptr或0来表示空指针。

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。
#include <iostream> using namespace std; //1、new的基本语法 int * func() {
//在堆区创建整型数据 //new返回是该数据类型的指针 int* p = new int(10); return p; } void test01() {
int * p = func(); cout << *p << endl; //堆区的数据由程序员管理开辟,程序员管理释放
//如果想释放堆区的数据,利用关键字delete delete p; //cout << *p << endl;//内存已经被释放,再次访问就是非法操作,会报错
} //2、在堆区利用new开辟数组 void test02() { //创建10个整型数据的数组在堆区 int * arr = new int[10];
//10代表数组有10个元素 for (int i = 0; i < 10; i++) { arr[i] = i + 100; } for (int i = 0
; i < 10; i++) { cout << *(arr + i) << endl; } //释放堆区数组 //释放数组的时候 要加[]才可以 delete
[] arr; } int main() { test01(); test02(); return 0; }
补充:
问:new int[10]后,delete[]为什么可以不在[]加10?
答:
在使用 new 运算符为动态分配内存时,会在堆上额外分配一些元数据来跟踪分配的内存区域的大小。在释放内存时,delete[]
运算符会使用这些元数据来确定应该回收的内存数量,因此你不需要指定数组的大小。

这意味着,如果你使用 new int[10] 分配了一个包含 10 个元素的整数数组,那么在释放数组时,你只需要使用 delete[]
运算符,而不必指定数组大小。

如果你指定了错误的大小,那么会发生未定义的行为。有时候这种错误可能不会导致问题,但有时候会导致程序崩溃或数据损坏。如果你不确定应该使用哪个运算符,最好查阅相关文档或咨询更有经验的开发人员。

问:malloc,free和new,delete的区别。
malloc 和 free 是在 C 语言中使用的动态内存分配和释放函数,new 和 delete 是在 C++
语言中使用的动态内存分配和释放运算符。它们之间的主要区别如下:

*
malloc 和 free 是函数,而 new 和 delete 是运算符。这意味着 new 和 delete 可以像其他运算符一样重载,而 malloc 和
free 不能。

*
new 和 delete 是 C++ 的内存管理方式,它们可以用于动态分配对象,而 malloc 和 free
只是简单地分配和释放内存,不能够调用对象的构造函数和析构函数。

*
new 和 delete 是类型安全的,它们知道要分配的内存大小,而 malloc 和 free 可以分配任意大小的内存块。

*
new 和 delete 可以跟踪对象的数量和大小,也可以自动调用构造函数和析构函数,而 malloc 和 free
不能跟踪对象的数量和大小,也不能自动调用构造函数和析构函数。

总之,new 和 delete 操作符是建议在 C++ 中使用的内存分配和释放方式,它们更加高效、类型安全,并且能够跟踪对象的数量和大小。而 malloc 和
free 虽然可以在 C++ 中使用,但还是更多的使用在 C 语言和一些使用标准库的编程语言中。

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