【C/C++】数据在内存中的存储(完整篇非常详细)

简介: 【C/C++】数据在内存中的存储(完整篇非常详细)

C/C++是近年来最为流行的编程语言之一,应用广泛,尤其是在嵌入式、操作系统等领域。而正是由于其广泛应用,深入了解C/C++中的数据在内存中的存储方式具有重要意义。

在C/C++中,数据的存储方式主要包括两种:栈上分配和堆上分配。同时,数据也可以按照不同的类型进行存储,例如整型、字符型、指针等,这些类型在内存中占用的空间也不尽相同。

一、栈上分配

栈(Stack)是运行程序时自动分配的一段内存,用于存储临时变量、函数返回值、函数参数和函数调用的返回地址等信息。在栈上分配的内存是自动管理的,当其作用域结束时会自动释放。

在C/C++中,通过定义变量来分配栈上内存,例如:

void func() {
int a = 1; // 在栈上分配内存
char b[] = "hello world"; // 在栈上分配内存
}
c++

在上述代码中,变量a和数组b都是在栈上分配的内存。对于整型和字符型等基本类型,在栈上分配的内存大小取决于其存储范围。以32位机器为例,int类型占用4个字节,char类型占用1个字节。

在函数调用时,传递函数参数的方式和栈上分配的方式类似。函数参数也是在栈上分配的内存,其大小和类型由函数原型决定。

void func(int a, char b[]) { // a和b在栈上分配内存
...
}
c++

二、堆上分配

堆(Heap)是程序在运行时自由分配的一段内存,用于存储动态分配的数据。在堆上分配的内存需要手动管理,使用完后要及时释放。

在C/C++中,通过使用new操作符来在堆上分配内存,例如:

int* p = new int;
c++

上述代码中,通过new操作符在堆上分配了一个整型变量,并将其地址赋值给指针变量p。当不再需要使用该变量时,需要手动使用delete操作符释放内存,例如:

delete p;
c++

同时,在堆上分配数组的方式有所不同,需要使用数组形式的new操作符。例如:

int* arr = new int[10];
c++

上述代码中,通过使用数组形式的new操作符,在堆上分配了一个由10个整型变量组成的数组。同样地,当不再需要使用该数组时,需要手动使用delete[]操作符释放内存,例如:

delete[] arr;
c++

三、数据类型在内存中的存储

在C/C++中,各种数据类型在内存中存储的方式不尽相同,以下是各种数据类型在内存中存储的方式和占用空间大小:

基本数据类型

char类型:占用1个字节,存储在内存中的方式为补码形式。
short类型:占用2个字节,存储在内存中的方式为二进制补码形式。
int类型:占用4个字节,存储在内存中的方式为二进制补码形式。
long类型:占用4个字节或8个字节,存储在内存中的方式为二进制补码形式。
float类型:占用4个字节,存储在内存中的方式为IEEE754标准的32位浮点数表示法。
double类型:占用8个字节,存储在内存中的方式为IEEE754标准的64位浮点数表示法。

数组类型

数组类型在内存中的存储方式为连续存储,即数组元素在内存中的地址是连续的。例如,定义一个由n个整型变量组成的数组,其中a[0]的内存地址为p,则a[i]的内存地址为:

p + i * sizeof(int)

指针类型

指针类型在内存中的存储方式为存储被指向对象的内存地址。例如,定义一个整型指针变量,则指针变量所占用的空间为4个字节(32位机器),其中存储的是指向整型变量的地址。

结构体类型

结构体类型在内存中的存储方式为按照定义顺序依次存储各个成员变量,并按照数据类型的对齐规则进行对齐,使各个成员变量的内存地址合理

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