C++中4種管理資料記憶體的方式總結

2022-09-26 14:05:59

C++的4種管理資料記憶體的方式

自動儲存

在函數內部定義的常規變數使用自動儲存空間，被稱為自動變數（automatic variable），這意味著它們在所屬的函數被呼叫時自動產生，在該函數結束時消亡。例如，當在一個自定義的函數getname()中定義了一個temp陣列時，temp陣列僅當getname()函數活動時存在。當成許控制權回到main()時，temp使用的記憶體將自動被釋放。如果getname()返回temp的地址，則main()中的name指標指向的記憶體將很快得到重新使用。這就是在getname()中使用new的原因之一。

實際上，自動變數是一個區域性變數，其作用域為包含它的程式碼塊。程式碼塊是被包含在花括號中的一段程式碼。

自動變數通常儲存在棧中。這意味著執行程式碼塊時，其中的變數將依次加入到棧中，而在離開程式碼塊時，將按相反的順序釋放著些變數，著被稱為後進先出（LIFO）。因此，在程式執行過程中，棧將不斷地增大和縮小。

靜態儲存

靜態儲存是整個程式執行期間都存在的儲存方式。是變數稱為靜態的方式有兩種：一種是在函數外面定義它；另一種是在宣告變數時使用關鍵字statis：

static double fee = 56.50;

在K&R C中，只能初始化靜態陣列和靜態結構，而C++ Release2.0（及後續版本）和ASNI C中，也可以初始化自動陣列和自動結構。

注：自動儲存和靜態儲存關鍵在於：這些方法嚴格地限制了變數的壽命。變數可能存在於程式的整個生命週期（靜態變數），也可能只是在特定函數被執行時存在（自動變數）。

動態儲存

new和delete運運算元提供了一種比自動變數和靜態變數更靈活的方法。它們管理了一個記憶體池，這在C++中被稱為自由儲存空間（free store）或堆（heap）。該記憶體池同用於靜態變數和自動變數的記憶體是分開的。new和delete讓您能夠在一個函數中分配記憶體，而在另一個函數中釋放它。因此，資料的宣告週期不完全收程式或函數的生命時間控制。與使用常規變數相比，使用new和delete讓程式設計師對程式如何使用記憶體有更大的控制權。然而，記憶體管理也更復雜了。在棧中，自動新增和刪除機制使得佔用的記憶體總是連續的，單new和delete的相互影響可能導致佔用的自由儲存區不連續，這使得跟蹤新分配記憶體的位置更困難。

執行緒儲存

在多執行緒程式中，所有執行緒共用程式中的變數。Linux有一全域性變數，所有執行緒都可以使用它，改變它的值。如果每個執行緒希望能單獨擁有它，那麼就需要使用執行緒儲存了。表面上看起來這是一個全域性變數，所有執行緒都可以使用它，但它的值在每一個執行緒中又是單獨儲存的。

執行緒儲存的具體用法：

1.建立一個型別為pthread_key_t型別的變數。

2.呼叫pthread_key_create()來建立該變數，該函數有兩個引數，第一個引數就是上面宣告的 pthread_key_t變數，第二個引數是一個清理函數，用來線上程釋放該執行緒儲存的時候被呼叫，該函數指標可以設成NULL，這樣系統將呼叫預設的清理函數；

3.當執行緒中需要儲存特殊值的時候，可以呼叫pthread_setspcific()，該函數有兩個引數，第一個為前面宣告的pthread_key_t變數，第二個為void*變數，這樣可以儲存任何型別的值；

4.如果需要取出所儲存的值，呼叫pthread_getspecific()，該函數的引數為前面提到的 pthread_key_t變數，該函數返回void*型別的值；

5.登出使用pthread_key_delete()函數，該函數並不檢查當前是否有執行緒正在使用，也不會呼叫清理函數，而只是釋放以供下一次呼叫pthread_key_create()使用。

下面是前面提到的函數原型：

int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);
void* pthread_getspecific(pthread_key_t key);
int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*));
int pthread_key_delete(pthread_key_t *key);

執行緒儲存例子：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>


static pthread_key_t thread_key;

void* thread_function(void* args)
{
    pthread_t spid = pthread_self();

    pthread_setspecific(thread_key, (void *)spid);

    pthread_t gpid = (pthread_t)pthread_getspecific(thread_key);

    printf("set: %lu, get: %lu, %sn", spid, gpid, (spid == gpid ? "equal":"not equal"));

    return NULL;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    int i;
    pthread_t threads[5];

    pthread_key_create(&thread_key, NULL);

    for (i = 0; i < 5; ++i) {
        pthread_create(&(threads[i]), NULL, thread_function, NULL);
    }

    for (i = 0; i < 5; ++i) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    pthread_key_delete(thread_key);

    return 0;
}