C++存储区域

来源：互联网发布：程序员客栈签约编辑：程序博客网时间：2024/06/05 17:12

对一个C++变量来说，有两个属性非常重要：作用域和生命周期，它们从两个不同的维度描述了一个变量--时间和空间。顾名思义，作用域就是一个变量可以被引用的范围，如：全局作用域、文件作用域、局部作用域；而生命周期就是这个变量可以被引用的时间段。不同生命周期的变量，在程序内存中的分布位置是不一样的。一个程序的内存分为代码区、全局数据区、堆区、栈区，不同的内存区域，对应不同的生命周期。

<span style="font-size:18px;">一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分</span>

<span style="font-size:18px;">1、栈区（stack）— 程序运行时由编译器自动分配，存放函数的参数值，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） — 在内存开辟另一块存储区域。一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，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。3、全局区（静态区）（static）—编译器编译时即分配内存。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另一块区域。 - 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—存放函数体的二进制代码。</span>

注意：静态局部变量和静态全局变量

属于静态存储方式的量不一定就是静态变量。例如：全局变量虽属于静态存储方式，但不一定是静态变量，必须由 static加以定义后才能成为静态外部变量，或称静态全局变量。

把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式，即改变了它的生存期。
把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域，限制了它的使用范围。

请看下面例子：

[cpp] view plaincopyprint?

#include<iostream>
using namespace std;
char* func()
{
//char str[]="Hello,world\n"; //error 字符串数组，局部变量,存储在栈区;可以修改
char *str="Hello,world\n"; //okay 字符串常量,存储在常量区；不可以修改
return str;
}
int main()
{
cout << func();
return 0;
}

有很多方法来指定一个变量的作用域和生命周期。最常见的，如：{ }、static修饰符等。下面按照作用域与生命周期来对变量做一个分类：

全局变量

作用域：全局作用域（全局变量只需在一个源文件中定义，就可以作用于所有的源文件。）
生命周期：程序运行期一直存在
引用方法：其他文件中要使用必须用extern 关键字声明要引用的全局变量。
内存分布：全局数据区
注意：如果在两个文件中都定义了相同名字的全局变量，连接出错：变量重定义
例子：

[cpp] view plaincopyprint?

//defime.cpp
int g_iValue = 1;
//main.cpp
extern int g_iValue;
int main()
{
cout << g_iValue;
return 0;
}

全局静态变量

作用域：文件作用域（只在被定义的文件中可见。）
生命周期：程序运行期一直存在
内存分布：全局数据区
定义方法：static关键字，const 关键字
注意：只要文件不互相包含，在两个不同的文件中是可以定义完全相同的两个静态变量的，它们是两个完全不同的变量
例子：

[cpp] view plaincopyprint?

const int iValue_1;
static const int iValue_2;
static int iValue_3;
int main()
{
return 0;
}

静态局部变量

作用域：局部作用域（只在局部作用域中可见）
生命周期：程序运行期一直存在
内存分布：全局数据区
定义方法：局部作用域用中用static定义
注意：只被初始化一次，多线程中需加锁保护
例子：

[cpp] view plaincopyprint?

void function()
{
static int iREFCounter = 0;
}

局部变量

作用域：局部作用域（只在局部作用域中可见）
生命周期：程序运行出局部作用域即被销毁
内存分布：栈区
注意：auto指示符标示

有如下笔试题：

全局变量放在（数据段）；函数内部变量Static int ncount 放在（数据段）；函数内部变量char *p="AAA",p的位置在（堆栈）；指向空间的位置（数据段）；函数内变量char *p=new char;p的位置（堆）；指向空间的位置（数据段）；

还有一点要说明，掌握static关键字的使用很关键。以下是引用别人的一些经验之谈：

Tips:

若全局变量仅在单个C文件中访问，则可以将这个变量修改为静态全局变量，以降低模块间的耦合度；
若全局变量仅由单个函数访问，则可以将这个变量改为该函数的静态局部变量，以降低模块间的耦合度；
设计和使用访问动态全局变量、静态全局变量、静态局部变量的函数时，需要考虑重入问题，因为他们都放在静态数据存储区，全局可见；
如果我们需要一个可重入的函数，那么，我们一定要避免函数中使用static变量(这样的函数被称为：带“内部存储器”功能的的函数)
函数中必须要使用static变量情况:比如当某函数的返回值为指针类型时，则必须是static的局部变量的地址作为返回值，若为auto类型，则返回为错指针。
用new关键字或者malloc函数分配的内存空间既不在栈中，也不在静态数据区，在堆中。

堆和栈的区别：

   1、管理方式不同；对于栈来讲，是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生memory leak。
    2、空间大小不同；栈的空间有限，堆有很大的自由存储区
    3、能否产生碎片不同；堆和栈相比，由于大量new/delete的使用，容易造成大量的内存碎片；由于没有专门的系统支持，效率很低；由于可能引发用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的，就算是函数的调用也利用栈去完成，函数调用过程中的参数，返回地址，EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以，我们推荐大家尽量用栈，而不是用堆。

4、分配效率不同；在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。

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