C++深入浅出讲解内存四区与new关键字的使用

Ula ·

更新时间:2024-09-20

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写在前面

内存四区

程序运行前

代码区

全局区

程序运行后

栈区

堆区

new关键字

new的基本语法

利用new开辟数组

写在前面

从本文开始我就要日常更新C++入门博文啦，从核心编程开始，之前的一些基础我就不再从零整理了，只有函数传参、结构体、指针、数组等稍微难理解的知识在之前的博文写的比较全面；因为竞争确实很大，其他人总结的也很好，要看更详细的基础就看本站的技能树，非常全面；我写博客的初衷一是可以记录自己的学习，加以巩固；二是给更多的人更容易的讲解来快速入门C++，C/C++永不过时！！！

内存四区

下文有内存四区的详细介绍及作用

内存四区的意义：不同区域存放的数据赋予不同的生命周期，让我们的编程方式更灵活。

程序运行前

在程序编译后，生成了可执行程序.exe，未执行程序前分为两个区域为代码区和全局区

代码区

作用：

存放CPU执行的机器指令（二进制代码，由操作系统进行管理）

代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要再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

全局变量和静态常量存放在此

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

代码示例：

#include<iostream>
using namespace std;
//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;
const int c_g_a=10;
const int c_g_b=10;
int main()
{
//创建普通局部变量
int a = 10;
int b = 10;
cout << "局部变量a的地址为：" << (int)& a << endl;
cout << "局部变量b的地址为：" << (int)& b << endl;
int c_l_a = 10;
int c_l_b = 10;
cout << "局部常量c_l_a的地址为：" << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部变量c_l_b的地址为：" << (int)&c_l_b << endl;
cout << "全局变量g_a的地址为：" << (int)&g_a << endl;
cout << "全局变量g_b的地址为：" << (int)&g_b << endl;
//静态变量
static int s_a = 10;
static int s_b = 10;
cout << "静态变量s_a的地址为：" << (int)&s_a << endl;
cout << "静态变量s_b的地址为：" << (int)&s_b << endl;
//字符串常量
cout << "字符串常量的地址为：" << (int)&"Hello World" << endl;
//const 修饰的变量
//const 修饰的全局变量、const修饰的局部变量
cout << "全局常量c_g_a的地址为：" << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量c_g_b的地址为：" << (int)&c_g_b << endl;
}

各变量地址的关系：

从运行效果可以清楚的看到带全局的变量地址所占空间相近，而局部的地址相差就比较远了，看下我做的图示总结：

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

#include<iostream>
using namespace std;
int* func1(int b)//返回值类型为 int *，所以return一个地址才合法
{//形参数据也会开辟到栈区
b = 100;
int a = 10;//局部变量，存放在栈区，栈区的数据在函数执行完成后自动释放
return &a;//返回局部变量的地址
}
int main()
{
//接受func1函数的返回值
int* p = func1(10);
cout << *p << endl;//第一次数据正常，因为编译器会自动保留
cout << *p << endl;//第二次往后是随机数,该地址被释放
cout << *p << endl;
}

tips：这里输出只有一个10，剩下输出结果无法猜测，因为返回的地址已经被编译器释放掉

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在栈区开辟内存

示例：

int * func()
{
//利用new 关键字把栈开辟到堆区
//指针 *p实质上也是栈区数据,指针保存的数据放到堆区
int* p = new int (10);
return p;
}
int main()
{
int* a = func();
cout << *a << endl;//无论输出多少次，都能输出a的值
cout << *a << endl;
cout << *a << endl;
}

这里不同于栈区的时，无论输出多少次*a，都是结果十，下面来张图助理解：

主函数中用*a作为*p的返回值，a的地址为0x0011，保存的数据为10，这是数据保存在堆中，除非程序结束，该地址都不会被释放。

new关键字 new的基本语法

开辟：

数据类型 + 指针变量 = new +相同数据类型 +（赋值）

这样可在堆区开辟数据，作为栈区函数返回值也不会被编译器自动释放

删除：

delete 变量地址

堆区数据由管理员开辟或释放，如果想要释放数据就利用delete关键字

利用new开辟数组

示例：int* Array = new int[n]; 和基本语法相比就是（）变成了[]，并且里面可以存放常量或者变量，当我们想控制数组长度的时候，这也是自定义的一种方法。让 n 等于10，那么数组Array[]的长度为十，我们可以用随机数来给数组赋值。释放数组也是利用delete关键字，例如 delete[] Array; 删除数组加[]放在数组名前。

例如：

void test02(int *Array)
{
srand((unsigned int)time(NULL));
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Array[i] = rand() % 20 + 1;
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << Array[i] << "  ";
}
}
int main()
{
    int *Array = new int [10];
    test02(Array);
}

附带个运行图：