程序運行時,特別要注意的是內存的分配。下面介紹C++程序設計中的內存分配。
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於處理器的指令集中,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,程序將在最後才釋放掉動態內存。 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洩漏現象。
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
- 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,為什麼呢,是變量p和變量數組a都存在於棧區的任何臨時變量都是處於棧區的,包括在main)函數中定義的變量)。但是,數據“Hello World1”和數據“Hello World2”是存儲於不同的區域的。
因為數據“Hello World2”存在於數組中,所以,此數據存儲於棧區,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。並且,如果此時對p和p1輸出的時候會發現p和p1裡面保存的地址是完全相同的。換句話說,在數據區只保留一份相同的數據。
例二:棧區與堆區
- char* f1()
- {
- char* p = NULL;
- char a;
- p = &a;
- 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:
- char* p ;
- p = f1();
- *p = ‘a’;
此時,編譯並不會報告錯誤,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:
- void f()
- {
- …
- char * p;
- p = (char*)new char[100];
- …
- }
這個程序做了一件很無意義並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。我們將這種不道德的“流氓行為”我們不用,卻也不讓別人使用)稱為內存洩漏。這是我們C++程序員的大忌!!請大家一定要避免這件事情的發生。
總之,對於堆區、棧區和靜態存儲區它們之間最大的不同在於,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於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,對於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於程序的整個生命周期中。
希望通過本文對內存分配的介紹,能夠對你有幫助。