内存分区模型

C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域

1. 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
2. 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
3. 栈区：由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等
4. 堆区：由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

内存四区意义：

不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期, 给我们更大的灵活编程

1.1 程序运行前

在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域

代码区

放 CPU 执行的机器指令

代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可

代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令

全局区

全局变量和静态变量存放在此.

全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量也存放在此.

该区域的数据在程序结束后由操作系统释放

示例：

#include <iostream>

using namespace std;

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;

int main() {
    //局部变量
    int a = 10;
    int b = 10;

    //打印地址
    cout << "局部变量a地址为： " << &a << endl;
    cout << "局部变量b地址为： " << &b << endl;

    cout << "全局变量g_a地址为： " << &g_a << endl;
    cout << "全局变量g_b地址为： " << &g_b << endl;

    //静态变量
    static int s_a = 10;
    static int s_b = 10;

    cout << "静态变量s_a地址为： " << &s_a << endl;
    cout << "静态变量s_b地址为： " << &s_b << endl;

    // 字符串常量
    cout << "字符串常量地址为： " << &"hello world" << endl;
    cout << "字符串常量地址为： " << &"hello world1" << endl;

    // 全局常量
    cout << "全局常量c_g_a地址为： " << &c_g_a << endl;
    cout << "全局常量c_g_b地址为： " << &c_g_b << endl;

    // 局部常量
    const int c_l_a = 10;
    const int c_l_b = 10;
    cout << "局部常量c_l_a地址为： " << &c_l_a << endl;
    cout << "局部常量c_l_b地址为： " << &c_l_b << endl;

    return 0;
}

输出

局部变量a地址为： 0x7ff7bb852768
局部变量b地址为： 0x7ff7bb852764

全局变量g_a地址为： 0x1046b1000
全局变量g_b地址为： 0x1046b1004
静态变量s_a地址为： 0x1046b1008
静态变量s_b地址为： 0x1046b100c
字符串常量地址为： 0x1046afea3
字符串常量地址为： 0x1046afeaf
全局常量c_g_a地址为： 0x1046aff38
全局常量c_g_b地址为： 0x1046aff3c

局部常量c_l_a地址为： 0x7ff7bb852760
局部常量c_l_b地址为： 0x7ff7bb85275c

总结：

• C++中在程序运行前分为全局区和代码区
• 代码区特点是共享和只读
• 全局区中存放全局变量、静态变量、常量
• 常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量

1.2 程序运行后

栈区

由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等

注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放

示例：

#include <iostream>

using namespace std;

int *func() {
    int a = 10;
    return &a;
}

int main() {
    int *p = func();

    cout << *p << endl; // 10
    cout << *p << endl; // 32760

    return 0;
}

堆区

由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

在C++中主要利用new在堆区开辟内存

示例：

#include <iostream>

using namespace std;

int *func() {
    int *a = new int(10);
    return a;
}

int main() {
    int *p = func();

    cout << *p << endl; // 10
    cout << *p << endl; // 10

    return 0;
}

总结：

• 堆区数据由程序员管理开辟和释放

• 堆区数据利用new关键字进行开辟内存

3 new操作符

C++中利用new 操作符在堆区开辟数据

堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符 delete

语法： new 数据类型

利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

示例1： 基本语法

#include <iostream>

using namespace std;

int *func() {
    int *a = new int(10);
    return a;
}

int main() {
    int *p = func();

    cout << *p << endl; // 10
    cout << *p << endl; // 10

    //利用delete释放堆区数据
    delete p;

    //cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问

    return 0;
}

示例2：开辟数组

#include <iostream>

using namespace std;


int main() {
	// 堆区开辟数组
    int *arr = new int[10];

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        arr[i] = i + 100;
    }

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    // 输出：100 101 102 103 104 105 106 107 108 109
    
    cout << endl;

    // 释放数组 delete 后加 []
    delete[] arr;

    return 0;
}