char * 与 char[]的区别及C++ Memory Layout

一直想记一下，这是很多朋友都总结过的问题。问题的引出从CC1.2的题目上，要求char*的string inplace reverse，于是写代码，搞了好几个都是错的，主要是char * 赋值的问题。最后CC1.2，函数输入不是”文字常量“就行，可以用char []这样的variable。

简单点说，char * str，str是一个指针，指向文字常量区的某个地址，这货不可被更改。比如，char * str = “Hello Hello", 如果我们将*str或*（str+1）赋值为‘W'，想改变第一个字符，这样程序会挂。

char []是栈上的一个开发区，可以随意被开垦更改，所以char str [] = "Hello", str[0] = ’W'是可以的。

另外顺便提一下，char * str []是一个串指向文字常量区的指针，比如我们常用在main函数的parameter：char * argv[]。这样的话，我们赋值的时候要主要外面加大括号{}，dereference的时候要加中括号[]，因为是数组。比如，char * str []; str = {"Hello"， "World"}; str [1];...

内存的layout，老生常谈，顺这个题目记一下吧。上经典代码：

main(){   char *c1 = "abc";   char c2[] = "abc";   char *c3 = ( char* )malloc(3);   //  *c3 = "abc" //error   c3 = "abc";   printf("%d %d %s/n",&c1,c1,c1);   printf("%d %d %s/n",&c2,c2,c2);   printf("%d %d %s/n",&c3,c3,c3);   getchar();}  

运行结果

2293628 4199056 abc
2293624 2293624 abc
2293620 4199056 abc

说明了：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，可以从
4199056
2293624 看出，完全是两块地方，推断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，而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"（在我这不是）

不过值得一提的是，strcpy(c3,"abc")是可以的。
这是一个前辈写的，非常详细
//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";   //123456/0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");   //123456/0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:
由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量int b;系统自动在栈中为b开辟空间
heap:
需要程序员自己申请，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);
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
2.2
申请后系统的响应
栈：只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闲内存地址的链表，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，然后将该结点从空闲结点链表中删除，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语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正
好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
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），如果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。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地
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，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
2.4申请效率的比较：
栈:由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆:是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.
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，虽然用起来最不方便。但是速度快，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执行语句）的
地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参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，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主
函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。
2.6存取效率的比较
char s1[]="aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2="bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
#include
voidmain()
{
char a=1;
char c[]="1234567890";
char *p="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
对应的汇编代码
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，而第二种则要先把指针值读到edx中，在根据
edx读取字符，显然慢了。
2.7小结：
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（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，他的好处是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。