C++深入淺出講解記憶體四區與new關鍵字的使用

2022-05-17 13:00:33

寫在前面

從本文開始我就要日常更新C++入門博文啦，從核心程式設計開始，之前的一些基礎我就不再從零整理了，只有函數傳參、結構體、指標、陣列等稍微難理解的知識在之前的博文寫的比較全面；因為競爭確實很大，其他人總結的也很好，要看更詳細的基礎就看本站的技能樹，非常全面；我寫部落格的初衷一是可以記錄自己的學習，加以鞏固；二是給更多的人更容易的講解來快速入門C++，C/C++永不過時！！！

記憶體四區

下文有記憶體四區的詳細介紹及作用

記憶體四區的意義：不同區域存放的資料賦予不同的生命週期，讓我們的程式設計方式更靈活。

程式執行前

在程式編譯後，生成了可執行程式.exe，未執行程式前分為兩個區域為程式碼區和全域性區

程式碼區

作用：

存放CPU執行的機器指令（二進位制程式碼，由作業系統進行管理）

程式碼區是共用的，共用的目的是對於頻繁被執行的程式，只需要再記憶體中有一份程式碼即可

程式碼區是唯讀的，使其唯讀的原因是防止程式意外地修改了它的指令

全域性區

全域性變數和靜態常數存放在此

全域性區還包含了常數區，字串常數和其他常數也存放在此

該區域的資料在程式結束後由作業系統釋放

程式碼範例：

#include<iostream>
using namespace std;
//全域性變數
int g_a = 10;
int g_b = 10;
const int c_g_a=10;
const int c_g_b=10;
int main()
{
	//建立普通區域性變數
	int a = 10;
	int b = 10;
	cout << "區域性變數a的地址為：" << (int)& a << endl;
	cout << "區域性變數b的地址為：" << (int)& b << endl;
	int c_l_a = 10;
	int c_l_b = 10;
	cout << "區域性常數c_l_a的地址為：" << (int)&c_l_a << endl;
	cout << "區域性變數c_l_b的地址為：" << (int)&c_l_b << endl;
	cout << "全域性變數g_a的地址為：" << (int)&g_a << endl;
	cout << "全域性變數g_b的地址為：" << (int)&g_b << endl;
	//靜態變數
	static int s_a = 10;
	static int s_b = 10;
	cout << "靜態變數s_a的地址為：" << (int)&s_a << endl;
	cout << "靜態變數s_b的地址為：" << (int)&s_b << endl;
	//字串常數
	cout << "字串常數的地址為：" << (int)&"Hello World" << endl;
	//const 修飾的變數
	//const 修飾的全域性變數、const修飾的區域性變數
	cout << "全域性常數c_g_a的地址為：" << (int)&c_g_a << endl;
	cout << "全域性常數c_g_b的地址為：" << (int)&c_g_b << endl;
}

各變數地址的關係：

從執行效果可以清楚的看到帶全域性的變數地址所佔空間相近，而區域性的地址相差就比較遠了，看下我做的圖示總結：

程式執行後

棧區

由編譯器自動分配釋放，存放函數的引數值，區域性變數等

注意事項：不要返回區域性變數的地址，棧區開闢的資料由編譯器自動釋放

#include<iostream>
using namespace std;
int* func1(int b)//返回值型別為 int *，所以return一個地址才合法
{//形引資料也會開闢到棧區
	b = 100;
	int a = 10;//區域性變數，存放在棧區，棧區的資料在函數執行完成後自動釋放
	return &a;//返回區域性變數的地址
}
int main()
{
	//接受func1函數的返回值
	int* p = func1(10);
	cout << *p << endl;//第一次資料正常，因為編譯器會自動保留
	cout << *p << endl;//第二次往後是亂數,該地址被釋放
	cout << *p << endl;
}

tips：這裡輸出只有一個10，剩下輸出結果無法猜測，因為返回的地址已經被編譯器釋放掉

堆區

由程式設計師分配釋放，若程式設計師不釋放，程式結束時由作業系統回收

在C++中主要利用new在棧區開闢記憶體

範例：

int * func()
{
	//利用new 關鍵字把棧開闢到堆區
	//指標 *p實質上也是棧區資料,指標儲存的資料放到堆區
	int* p = new int (10);
	return p;
}
int main()
{
	int* a = func();
	cout << *a << endl;//無論輸出多少次，都能輸出a的值
	cout << *a << endl;
	cout << *a << endl;
}

這裡不同於棧區的時，無論輸出多少次*a，都是結果十，下面來張圖助理解：

主函數中用*a作為*p的返回值，a的地址為0x0011，儲存的資料為10，這是資料儲存在堆中，除非程式結束，該地址都不會被釋放。

new關鍵字

new的基本語法

開闢：

資料型別 + 指標變數 = new +相同資料型別 +（賦值）

這樣可在堆區開闢資料，作為棧區函數返回值也不會被編譯器自動釋放

刪除：

delete 變數地址

堆區資料由管理員開闢或釋放，如果想要釋放資料就利用delete關鍵字

利用new開闢陣列

範例：int* Array = new int[n]; 和基本語法相比就是（）變成了[]，並且裡面可以存放常數或者變數，當我們想控制陣列長度的時候，這也是自定義的一種方法。讓 n 等於10，那麼陣列Array[]的長度為十，我們可以用亂數來給陣列賦值。釋放陣列也是利用delete關鍵字，例如 delete[] Array; 刪除陣列加[]放在陣列名前。

例如：

void test02(int *Array)
{
	srand((unsigned int)time(NULL));
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		Array[i] = rand() % 20 + 1;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << Array[i] << "  ";
	}
}
int main()
{
    int *Array = new int [10];
    test02(Array);
}

附帶個執行圖：