C/C++编程细节（二）——堆栈、数组、指针

1、堆与栈、静态数据区

【堆栈的动态静态分配】     

     A，静态分配是指在编译阶段确定大小，由编译器进行分配。

           栈的申请就是静态分配的。

     B，动态分配是指在执行阶段确定大小。

           堆的申请都是在执行过程中进行的，堆只能进行动态分配。堆在动态分配时，要申请连续的内存空间，释放后会产生碎片。

           栈也可以使用动态分配。

     C，堆是使用malloc()、calloc()、realloc()等函数动态分配的，而栈使用alloca()函数动态分配的内存空间，释放的时候由编译器自己释放。

#include<stdio.h>char *myString(){    char buffer[6] = {0};    char *s = "Hello World!";    for (int i = 0; i < sizeof(buffer) - 1; i++)    {        buffer[i] = *(s + i);    }    return buffer;}int main(int argc, char **argv){    printf("%s\n", myString());    return 0;}

结果：空。buffer存在栈中，随着函数的的结束而消失。应该使用new。

int main(){    char *p = "hello,world";    return 0;}

p是局部变量，存在栈中；hello，world存在静态数据区

【new、malloc】

a、动态分配。都是在堆(heap)上进行动态分配内存。

b、初始化。用malloc不进行初始化，

                   new 进行初始化，取决于变量定义的位置，在函数体外定义的变量都初始化为0，在函数体内定义的内置类型变量都不进行初始化。

c、delete 会调用对象的destructor，而free 不会调用对象的destructor。

new使用方法

1、new单个对象

new在自由空间分配内存，但其无法为其分配的对象命名，因次是无名的，分配之后返回一个指向该对象的指针。

     int *pi = new int; // pi指向一个动态分配的，未初始化的无名对象

此new表达式在自由空间构造一个int类型对象，并返回指向该对象的指针。

       new是默认初始化的，这意味着内置类型或组合类型的对象的值是无定义的，而类类型对象将用默认构造函数进行初始化。

2、new(多个对象)数组

new分配的多个对象也是默认初始化。但可以对数组进行值初始化，方法就是：在大小之后添加一对空括号。

int *pia = new int[10]; // 10个未初始化int

int *pia2 = new int[10](); // 10个值初始化为0的int

delete使用方法

1、回收用 new 分配的单个对象的内存空间的时候用 delete，回收用 new[] 分配的一组对象的内存空间的时候用 delete[]。

2、关于 new[] 和 delete[]，其中又分为两种情况：

(1) 基本数据类型分配和回收空间；基本类型的对象没有析构函数，所以回收基本类型组成的数组空间用 delete 和 delete[] 都是应该可以的；

(2) 自定义类型分配和回收空间。但是对于类对象数组，只能用 delete[]，告诉编译器，释放的是一块内存，逐一调用析构函数，然后释放空间。

malloc系列函数

1) malloc 函数： void *malloc(unsigned int size)

在内存的动态分配区域中分配一个长度为size的连续空间。

如果分配成功，则返回所分配内存空间的首地址，否则返回NULL，申请的内存不会进行初始化。

2）calloc 函数： void *calloc(unsigned int num, unsigned int size)

按照所给的数据个数和数据类型所占字节数，分配一个 num * size 连续的空间。

          calloc申请内存空间后，会自动初始化内存空间为 0，但是malloc不会进行初始化，其内存空间存储的是一些随机数据。

3）realloc 函数： void *realloc(void *ptr, unsigned int size)

动态分配一个长度为size的内存空间，并把内存空间的首地址赋值给ptr，把ptr内存空间调整为size。

申请的内存空间不会进行初始化。

【静态区】
        static：静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为0；存放在已初始化区；

2、数组、指针的加减运算

int a[5]={1,2,3,4,5};int *ptr=(int*)(&a+1);printf("%d,%d",*(a+1),*(ptr-1));

输出：2,5

分析：（1）a：数组名，是一个指针，也就是数组第一个元素的地址。*(a+1)等同于a[1]，*(a+1)=2。

          （2）&a+1：a是数组名，是一个指针，那么&a是什么呢？指针的地址，其指向a[5]数组这个内存块，所以 &a+1 指向数组最后一个元素的                    下一个位置，故*(ptr-1)指向数组的最后一个元素。

char *ptr;char myString[] = "abcdefg";ptr = myString;ptr += 5;

代码执行之后ptr指向的内容是？

fg

   

int a[3];a[0] = 0; a[1] = 1; a[2] = 2;int *p, *q;p = a;q = &a[2];

        则a[q - p] = 2

#include<stdio.h> int main(void){ int n; char y[10] = "ntse"; char *x = y; n = strlen(x); *x = x[n]; x++; printf("x=%s\n",x); printf("y=%s\n",y); return 0;}

输出：x=tse,y=

分析：n = strlen(x)，此时n=4，因为x指向y数组，所以x[4]就是y[4]='\0',那么*x=x[n]就是把x指向的字符串首元素改为'\0'，

            x++之后x指向第二个字符t，所以第一个输出x=tse，而y遇到第一个字符就是'\0'，所以结束，y输出为空

           本题关键是*x = x[n]，把最后一个元素赋值给首元素。

int main(){    printf("\n");    int a[5] = {1, 3, 4, 5, 6};    int *p, **k;    p = a;    k = &p;    printf("%d", *(p++));    printf("%d", **k);    return 0;}

           输出：13

          分析：注意*（p++），它与*p++一样，都是先运算*p，再运算p++，使得p的地址移动一位，所以是3。

【数组、指针大小】

void Func(char str_arg[100]){    printf("%d\n", sizeof(str_arg));}int main(void){    char str[] = "Hello";    printf("%d\n", sizeof(str));    printf("%d\n", strlen(str));    char *p = str;    printf("%d\n", sizeof(p));    Func(str);}

程序输出：6 5 4 4

分析：str数组名，sizeof(str)为数组的大小，注意这里不能把str当做指针；这一点也可以从strlen(str)看出；

            指针的大小就是4；

            函数参数为数组的话，数组会退化为指针，所以Func(str)=4。 

在32位系统中：

char arr[] = {4, 3, 9, 9, 2, 0, 1, 5};char *str = arr;

sizeof(arr) = 8

sizeof(str) = 4

strlen(str) = 5

char *p1= “123”, *p2 = “ABC”, str［50］= "xyz";strcpy（str+2,strcat（p1,p2））;cout << str;

序的输出结果是？

           出错

           分析：p1,p2指向的是静态数据区，大小已经分配好了，无法使用strcat连接，会出错。

【指针的加减】

unsigned char *p1;unsigned long *p2;p1=(unsigned char *)0x801000;p2=(unsigned long *)0x810000;

请问p1+5= 什么？
p2+5= 什么？

程序输出：801010 810014

分析：p1+5=p1+5*1=p1+5*sizeof(unsigned char)=p1+5*1=0x801000+ox5=0x801005
            p2+5=p2+5*1=p2+5*sizeof(unsigned long)=p1+5*4=0x810000+20=0x810000+0x14=0x810014(进制转换)

#include <stdio. h>main(){     int c[6] = {10,20,30,40,50,60}, * p, * s;    p = c;     s = &c[5];    printf("%d\n", s-p );}

程序运行后的输出结果是？

答案：5

4、数组指针与二维数组

（一）int a[3][4]，下面哪个不能表示 a[1][1]?

A、*(&a[0][0]+5)
B、*(*(a+1)+1)
C、*(&a[1]+1)
D、*(a[1]+1)
答案：C
解析：

在二维数组中a[1]表示的是a[1][0]的地址，数组在内存中连续存储，所以a[1]+1表示的是a[1][1]的地址，所以D可以取得正确的值；
指针操作*(a+1)与a[1]等价，所以B也可以取得正确的值；
二维数组在内存中是行优先存储的，所以A中a[0][0]的地址加5可以取得正确值；
C选项错误，应改为*(&a[1][0]+1)，否则，则指向a[2][0]。

（二） 要使指针变量p指向2维数组A的第1个元素，正确的赋值表达式是（）

p=A或p=A[0]     

p=A[0]或p=A[0][0]

p=A[0]或p=&A[0][0]        

p=A或p=&A[0][0]  

答案：第三个选项

分析：  A、p = A：它是行指针。在多维数组中，A表示第一维数组，不是第一个元素；

            B、p = A[0]：它是指针。在二维数组中，指向的是二维数组的第一个元素；

            C、p = &A[0][0]：A[0][0]，它是数组元素，表示二维数组的第一个元素，所以可以p = &A[0][0]。 

一维数组：数组名表示第一个元素

二维数组：数组名表示第一维数组，行指针；