C++內存四區之代碼區、全局區、棧區和堆區

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C++內存四區

C++ 在程序執行時，將內存大致分為代碼區，全局區，棧區和堆區四個區域。不同的區域存儲不同的數據，賦予不同的生命周期，能夠更靈活地進行編程。

  1. 代碼區：存放函數體的二進制代碼，由操作系統管理創建，代碼區時共享的，對於頻繁被執行的程序，隻需要存有一份代碼即可；
  2. 全局區：存放全局變量和靜態變量以及常量，在程序結束後由操作系統釋放；
  3. 棧區：由編譯其自動分配釋放，存放函數的參數值以及局部變量等；
  4. 堆區：一般由程序員通過 new 開辟空間，進行分配和釋放，若程序員不釋放，則程序結束時由操作系統回收

下面通過一個例子對全局區，棧區，堆區的數據聲明周期進行說明：

// 全局變量屬於全局區，由操作系統管理釋放
int g_a = 1;
int g_b = 2;
int main(void)
{
 cout << "g_a 的地址為：\t"<< int(&g_a) << endl;
 cout << "g_b 的地址為：\t" << int(&g_b) << endl;
 // 創建普通的局部變量,屬於棧區
 int a = 10;
 int b = 20; 
 cout << "a 的地址為：\t" << int(&a) << endl;
 cout << "b 的地址為：\t" << int(&b) << endl;
 // 創建靜態變量，屬於全局區
 static int s_a = 40;
 static int s_b = 50;
 cout << "s_a 的地址為：\t" << int(&s_a) << endl;
 cout << "s_b 的地址為：\t" << int(&s_b) << endl;
 // 程序員自己創建變量，屬於堆區
 int* d_a = new int(10);
 int* d_b = new int(20);
 cout << "d_a 的地址為：\t" << int(d_a) << endl;
 cout << "d_b 的地址為：\t" << int(d_b) << endl;
}

輸出結果為：

g_a 的地址為：  5300224  g_b 的地址為：  5300228 
a 的地址為：    6421316  b 的地址為：    6421304
s_a 的地址為：  5300232  s_b 的地址為：  5300236
d_a 的地址為：  9547944  d_b 的地址為：  9547992

我們從中可以看到，g_a，g_b，s_a，s_b 都屬於全局區，同理，a，b 都屬於棧區，d_a，d_b 都屬於堆區。由於棧區的數據在程序運行結束後會被編譯器自動銷毀，因此不要返回局部變量的地址，舉例如下：

int* func()
{
 int a = 10; // 棧區數據，在程序執行完之後自動釋放
 return &a; //雖然返回瞭a的地址，然而數據在func結束時已經被銷毀
}

int main(void)
{
 int* a = func(); // 此時a表示在函數func在棧區開辟的地址，但是其中的數據已被銷毀
 cout << "a 的地址為：\t" << int(a) << "a 存放的數據為：\t" << *a << endl;
 cout << "a 的地址為：\t" << int(a) << "a 存放的數據為：\t" << *a << endl;
}

輸出結果為：

a 的地址為：    7601480a 存放的數據為： 10
a 的地址為：    7601480a 存放的數據為： 2084553696

由於編譯器會對棧區的數據做一次保留，因此第一條的 cout 語句能夠正常輸出，然而第二次的輸出才是內存地址 a 中的數據。

相反，堆區數據由程序員自己進行管理，在程序執行完之後並不會自動釋放。當整個程序執行完畢之後會由操作系統釋放。

int* func()
{
 int * a = new int(10); // 程序員使用new在堆區開辟空間，在程序執行完之後自動釋放
 return a; //同樣返回瞭a的地址，然而隻要程序沒有運行結束，除非程序員釋放，否則會一直保留
}

int main(void)
{
 int* a = func(); // 此時a表示在函數func在堆區開辟的地址，編譯器無法自動銷毀
 cout << "a 的地址為：\t" << int(a) << "a 存放的數據為：\t" << *a << endl;
 cout << "a 的地址為：\t" << int(a) << "a 存放的數據為：\t" << *a << endl;
}

輸出結果為：

a 的地址為：    23507016a 存放的數據為：        10
a 的地址為：    23507016a 存放的數據為：        10

附：內存四區的小結

1、棧區(stack)：就是那些由編譯器在需要的時候分配，在不需要的時候自動清除的變量的存儲區。裡面的變量通常是函數的返回地址、參數、局部變量、返回值等，從高地址向低地址增長。在一個進程中，位於用戶虛擬地址空間頂部的是用戶棧，編譯器用它來實現函數的調用。其操作方式類似於數據結構中的棧。

2、堆區(heap)： 一般由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結束時可能由OS回收 。註意它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於鏈表，在程序運行過程中可以動態增加堆大小(移動break指針)，從低地址向高地址增長。

        堆：是操作系統所維護的一塊特殊內存，它提供瞭動態分配的功能，當運行程序調用malloc()時就會從中分配，稍後調用free()可把內存交還。

        自由存儲區：自由存儲是C++中通過new和delete動態分配和釋放對象的抽象概念，通過new來申請的內存區域可稱為自由存儲區。基本上，所有的C++編譯器默認使用堆來實現自由存儲，也即是缺省的全局運算符new和delete也許會按照malloc和free的方式來被實現，這時藉由new運算符分配的對象，說它在堆上也對，說它在自由存儲區上也正確。但程序員也可以通過重載操作符，改用其他內存來實現自由存儲，例如全局變量做的對象池，這時自由存儲區和堆區就有區別瞭。

3、數據區：主要包括靜態全局區和靜態區，如果要站在匯編角度細分的話還可以分為很多小的區。

        全局區&靜態區：全局變量和靜態變量被分配到同一塊內存中，在以前的 C 語言中，全局變量和靜態變量又分為

　　　　全局初始化區(DATA段) ：存儲程序中已初始化的全局變量和靜態變量

　　　　未初始化段(BSS段) ：存儲未初始化的全局變量和靜態變量（局部+全局）。BSS段在DATA段的相鄰的另一塊區域。

　　　　　　　　　　　　　　BBS段特點：在程序執行前BBS段自動清零，所以未初始化的全局變量和靜態變量在程序執行前已經成為0。

　　在 C++ 裡面沒有這個區分瞭，他們共同占用同一塊內存區。

4、代碼區：包括隻讀存儲區和文本區，其中隻讀存儲區存儲字符串常量，就是常量區，文本區存儲程序的機器代碼。

那“內存四區”和“內存五區”有什麼區別嗎？

其實“內存四區”和“內存五區”指的東西都是完全一樣的

內存五區為：棧區、堆區、全局區(靜態區)、常亮區、代碼區

內存四區為：棧區、堆區、數據區（全局區(靜態區)、常亮區）、代碼區

因此從上面可以看出，對於內存四區而言，其隻是把全局區(靜態區)和常亮區合並為一個數據區而已，其實內容都是完全一樣的

總結

到此這篇關於C++內存四區之代碼區、全局區、棧區和堆區的文章就介紹到這瞭,更多相關C++內存四區內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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