C++中靜態存儲區與棧以及堆的區別詳解

2020-01-26 16:02:55

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

學習c++如果不了解內存分配是一件非?？杀氖虑?。而且，可以這樣講，一個C++程序員無法掌握內存、無法了解內存，是不能夠成為一個合格的C++程序員的。
一、內存基本構成
可編程內存在基本上分為這樣的幾大部分：靜態存儲區、堆區和棧區。他們的功能不同，對他們使用方式也就不同。
靜態存儲區：內存在程序編譯的時候就已經分配好，這塊內存在程序的整個運行期間都存在。它主要存放靜態數據、全局數據和常量。
棧區：在執行函數時，函數內局部變量的存儲單元都可以在棧上創建，函數執行結束時這些存儲單元自動被釋放。棧內存分配運算內置于處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內存容量有限。
堆區：亦稱動態內存分配。程序在運行的時候用malloc或new申請任意大小的內存，程序員自己負責在適當的時候用free或delete釋放內存。動態內存的生存期可以由我們決定，如果我們不釋放內存，程序將在最后才釋放掉動態內存。但是，良好的編程習慣是：如果某動態內存不再使用，需要將其釋放掉，否則，我們認為發生了內存泄漏現象。

二、三者之間的區別
我們通過代碼段來看看對這樣的三部分內存需要怎樣的操作和不同，以及應該注意怎樣的地方。
例一：靜態存儲區與棧區

復制代碼代碼如下:

    char* p = “Hello World1”；
    char a[] = “Hello World2”；
    p[2] =‘A'；
    a[2] =‘A'；
    char* p1 = “Hello World1；”

這個程序是有錯誤的，錯誤發生在p[2] = ‘A'這行代碼處，為什么呢，是變量p和變量數組a都存在于棧區的（任何臨時變量都是處于棧區的，包括在main（）函數中定義的變量）。但是，數據“Hello World1”和數據“Hello World2”是存儲于不同的區域的。因為數據“Hello World2”存在于數組中，所以，此數據存儲于棧區，對它修改是沒有任何問題的。因為指針變量p僅僅能夠存儲某個存儲空間的地址，數據“Hello World1”為字符串常量，所以存儲在靜態存儲區。雖然通過p[2]可以訪問到靜態存儲區中的第三個數據單元，即字符‘l'所在的存儲的單元。但是因為數據“Hello World1”為字符串常量，不可以改變，所以在程序運行時，會報告內存錯誤。并且，如果此時對p和p1輸出的時候會發現p和p1里面保存的地址是完全相同的。
例二：棧區與堆區

復制代碼代碼如下:

char* f1（） 
  {  
 char* p = NULL；  
 char a；   
 p =    return p；  
  }  

 char* f2（）   
 {  
  char* p = NULL：  
  p =（char*）new char[4]； 
   return p；   
 }  

這兩個函數都是將某個存儲空間的地址返回，二者有何區別呢？f1（）函數雖然返回的是一個存儲空間，但是此空間為臨時空間。也就是說，此空間只有短暫的生命周期，它的生命周期在函數f1（）調用結束時，也就失去了它的生命價值，即：此空間被釋放掉。所以，當調用f1（）函數時，如果程序中有下面的語句：

復制代碼代碼如下:

    char* p；
    p = f1（）；
    *p =‘a'；

此時，編譯并不會報告錯誤，但是在程序運行時，會發生異常錯誤。因為，你對不應該操作的內存（即，已經釋放掉的存儲空間）進行了操作。但是，相比之下，f2（）函數不會有任何問題。因為，new這個命令是在堆中申請存儲空間，一旦申請成功，除非你將其delete或者程序終結，這塊內存將一直存在。也可以這樣理解，堆內存是共享單元，能夠被多個函數共同訪問。如果你需要有多個數據返回卻苦無辦法，堆內存將是一個很好的選擇。但是一定要避免下面的事情發生：

復制代碼代碼如下:

   void f（）
    {
    …
    char * p；
    p =（char*）new char[100]；
    …
    }

這個程序做了一件很無意義并且會帶來很大危害的事情。因為，雖然申請了堆內存，p保存了堆內存的首地址。但是，此變量是臨時變量，當函數調用結束時p變量消失。也就是說，再也沒有變量存儲這塊堆內存的首地址，我們將永遠無法再使用那塊堆內存了。但是，這塊堆內存卻一直標識被你所使用（因為沒有到程序結束，你也沒有將其delete，所以這塊堆內存一直被標識擁有者是當前您的程序），進而其他進程或程序無法使用。這種不道德的“流氓行為”（我們不用，卻也不讓別人使用）稱為內存泄漏。

總之，對于堆區、棧區和靜態存儲區它們之間最大的不同在于，棧的生命周期很短暫。但是堆區和靜態存儲區的生命周期相當于與程序的生命同時存在（如果您不在程序運行中間將堆內存delete的話），我們將這種變量或數據成為全局變量或數據。但是，對于堆區的內存空間使用更加靈活，因為它允許你在不需要它的時候，隨時將它釋放掉，而靜態存儲區將一直存在于程序的整個生命周期中。

上一篇：C++產生隨機數的實現代碼

下一篇：C++中簡單讀寫文本文件的實現方法