C 並不難之記憶體分配

c＋＋並不難—之記憶體分配

很多人都覺得學習c++是特別困難的事情。c＋＋學習是比較複雜的：它的記憶體分配、指標、以及物件導向思想的實現等等，確實需要一定的技術積累。我們將以專題的形式，為大家逐一剖析c＋＋的技術重點和難點。

本專題討論的就是記憶體分配。學習c＋＋如果不了解記憶體分配是一件非常可悲的事情。而且，可以這樣講，乙個c＋＋程式設計師無法掌握記憶體、無法了解記憶體，是不能夠成為乙個合格的c＋＋程式設計師的。

一、記憶體基本構成

可程式設計內存在基本上分為這樣的幾大部分：靜態儲存區、堆區和棧區。他們的功能不同，對他們使用方式也就不同。

靜態儲存區：內存在程式編譯的時候就已經分配好，這塊內存在程式的整個執行期間都存在。它主要存放靜態資料、全域性資料和常量。

棧區：在執行函式時，函式內區域性變數的儲存單元都可以在棧上建立，函式執行結束時這些儲存單元自動被釋放。棧記憶體分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高，但是分配的記憶體容量有限。

堆區：亦稱動態記憶體分配。程式在執行的時候用malloc或new申請任意大小的記憶體，程式設計師自己負責在適當的時候用free或delete釋放記憶體。動態記憶體的生存期可以由我們決定，如果我們不釋放記憶體，程式將在最後才釋放掉動態記憶體。但是，良好的程式設計習慣是：如果某動態記憶體不再使用，需要將其釋放掉，否則，我們認為發生了記憶體洩漏現象。

二、三者之間的區別

我們通過**段來看看對這樣的三部分記憶體需要怎樣的操作和不同，以及應該注意怎樣的地方。

例一：靜態儲存區與棧區

char* p = 「hello world1」;

char a = 「hello world2」;

p[2] = 『a』;

a[2] = 『a』;

char* p1 = 「hello world1;」

這個程式是有錯誤的，錯誤發生在p[2] = 『a』這行**處，為什麼呢，是變數p和變數陣列a都存在於棧區的（任何臨時變數都是處於棧區的，包括在main（）函式中定義的變數）。但是，資料「hello world1」和資料「hello world2」是儲存於不同的區域的。

因為資料「hello world2」存在於陣列中，所以，此資料儲存於棧區，對它修改是沒有任何問題的。因為指標變數p僅僅能夠儲存某個儲存空間的位址，資料「hello world1」為字串常量，所以儲存在靜態儲存區。雖然通過p[2]可以訪問到靜態儲存區中的第三個資料單元，即字元『l』所在的儲存的單元。但是因為資料「hello world1」為字串常量，不可以改變，所以在程式執行時，會報告記憶體錯誤。並且，如果此時對p和p1輸出的時候會發現p和p1裡面儲存的位址是完全相同的。換句話說，在資料區只保留乙份相同的資料（見圖1－1）。

例二：棧區與堆區

char* f1()

char* f2()

這兩個函式都是將某個儲存空間的位址返回，二者有何區別呢？f1()函式雖然返回的是乙個儲存空間，但是此空間為臨時空間。也就是說，此空間只有短暫的生命週期，它的生命週期在函式f1()呼叫結束時，也就失去了它的生命價值，即：此空間被釋放掉。所以，當呼叫f1()函式時，如果程式中有下面的語句：

char* p ;

p = f1();

*p = 『a』;

此時，編譯並不會報告錯誤，但是在程式執行時，會發生異常錯誤。因為，你對不應該操作的記憶體（即，已經釋放掉的儲存空間）進行了操作。但是，相比之下，f2()函式不會有任何問題。因為，new這個命令是在堆中申請儲存空間，一旦申請成功，除非你將其delete或者程式終結，這塊記憶體將一直存在。也可以這樣理解，堆記憶體是共享單元，能夠被多個函式共同訪問。如果你需要有多個資料返回卻苦無辦法，堆記憶體將是乙個很好的選擇。但是一定要避免下面的事情發生：

void f()

這個程式做了一件很無意義並且會帶來很大危害的事情。因為，雖然申請了堆記憶體，p儲存了堆記憶體的首位址。但是，此變數是臨時變數，當函式呼叫結束時p變數消失。也就是說，再也沒有變數儲存這塊堆記憶體的首位址，我們將永遠無法再使用那塊堆記憶體了。但是，這塊堆記憶體卻一直標識被你所使用（因為沒有到程式結束，你也沒有將其delete，所以這塊堆記憶體一直被標識擁有者是當前您的程式），進而其他程序或程式無法使用。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）稱為記憶體洩漏。這是我們c++程式設計師的大忌！！請大家一定要避免這件事情的發生。

總之，對於堆區、棧區和靜態儲存區它們之間最大的不同在於，棧的生命週期很短暫。但是堆區和靜態儲存區的生命週期相當於與程式的生命同時存在（如果您不在程式執行中間將堆記憶體delete的話），我們將這種變數或資料成為全域性變數或資料。但是，對於堆區的記憶體空間使用更加靈活，因為它允許你在不需要它的時候，隨時將它釋放掉，而靜態儲存區將一直存在於程式的整個生命週期中。

我們此專題僅僅是簡要的分析了記憶體基本構成以及使用它們時需要注意的問題。對記憶體的分析和討論將一直貫穿於我們以後所有的專題，這也就是為什麼把它作為第一講的原因。

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C 學習筆記之記憶體分配

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