【C++核心】C++内存分区模型分析

简介: 这篇文章详细解释了C++程序执行时内存的四个区域:代码区、全局区、栈区和堆区,以及如何在这些区域中分配和释放内存。

C++程序在执行时,将内存大方向划分为4个区域

  • 代码区:存放函数体的二进制代码,由操作系统进行管理的
  • 全局区:存放全局变量静态变量以及常量
  • 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
  • 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. 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: 存放 CPU 执行的机器指令,

1、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
2、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;

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

    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;

    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;
}

执行结果为:

局部变量a地址为: 0x309764408
局部变量b地址为: 0x309764404
全局变量g_a地址为: 0x1029720c0
全局变量g_b地址为: 0x1029720c4
静态变量s_a地址为: 0x1029720c8
静态变量s_b地址为: 0x1029720cc
字符串常量地址为: 0x10296deb7
字符串常量地址为: 0x10296dec3
全局常量c_g_a地址为: 0x10296df4c
全局常量c_g_b地址为: 0x10296df50
局部常量c_l_a地址为: 0x309764400
局部常量c_l_b地址为: 0x3097643fc

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

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;
    cout << *p << endl;

    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;
    cout << *p << endl;

    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

案例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;
    cout << *p << endl;

    //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;
}

案例2:开辟数组

#include<iostream>
using namespace std;

//堆区开辟数组
int main() {
   

    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] << endl;
    }
    //释放数组 delete 后加 []
    delete[] arr;

    return 0;
}
相关文章
|
12天前
|
Web App开发 监控 JavaScript
监控和分析 JavaScript 内存使用情况
【10月更文挑战第30天】通过使用上述的浏览器开发者工具、性能分析工具和内存泄漏检测工具,可以有效地监控和分析JavaScript内存使用情况,及时发现和解决内存泄漏、过度内存消耗等问题,从而提高JavaScript应用程序的性能和稳定性。在实际开发中,可以根据具体的需求和场景选择合适的工具和方法来进行内存监控和分析。
|
7天前
|
开发框架 监控 .NET
【Azure App Service】部署在App Service上的.NET应用内存消耗不能超过2GB的情况分析
x64 dotnet runtime is not installed on the app service by default. Since we had the app service running in x64, it was proxying the request to a 32 bit dotnet process which was throwing an OutOfMemoryException with requests >100MB. It worked on the IaaS servers because we had the x64 runtime install
|
7天前
|
存储 编译器 Linux
【c++】类和对象(上)(类的定义格式、访问限定符、类域、类的实例化、对象的内存大小、this指针)
本文介绍了C++中的类和对象,包括类的概念、定义格式、访问限定符、类域、对象的创建及内存大小、以及this指针。通过示例代码详细解释了类的定义、成员函数和成员变量的作用,以及如何使用访问限定符控制成员的访问权限。此外,还讨论了对象的内存分配规则和this指针的使用场景,帮助读者深入理解面向对象编程的核心概念。
25 4
|
8天前
|
Ubuntu Linux Shell
C++ 之 perf+火焰图分析与调试
【11月更文挑战第6天】在遇到一些内存异常的时候,经常这部分的代码是很难去进行分析的,最近了解到Perf这个神器,这里也展开介绍一下如何使用Perf以及如何去画火焰图。
|
17天前
|
Web App开发 JavaScript 前端开发
使用 Chrome 浏览器的内存分析工具来检测 JavaScript 中的内存泄漏
【10月更文挑战第25天】利用 Chrome 浏览器的内存分析工具,可以较为准确地检测 JavaScript 中的内存泄漏问题,并帮助我们找出潜在的泄漏点,以便采取相应的解决措施。
114 9
|
22天前
|
机器学习/深度学习 算法 物联网
大模型进阶微调篇(一):以定制化3B模型为例,各种微调方法对比-选LoRA还是PPO,所需显存内存资源为多少?
本文介绍了两种大模型微调方法——LoRA(低秩适应)和PPO(近端策略优化)。LoRA通过引入低秩矩阵微调部分权重,适合资源受限环境,具有资源节省和训练速度快的优势,适用于监督学习和简单交互场景。PPO基于策略优化,适合需要用户交互反馈的场景,能够适应复杂反馈并动态调整策略,适用于强化学习和复杂用户交互。文章还对比了两者的资源消耗和适用数据规模,帮助读者根据具体需求选择最合适的微调策略。
|
21天前
|
并行计算 算法 IDE
【灵码助力Cuda算法分析】分析共享内存的矩阵乘法优化
本文介绍了如何利用通义灵码在Visual Studio 2022中对基于CUDA的共享内存矩阵乘法优化代码进行深入分析。文章从整体程序结构入手,逐步深入到线程调度、矩阵分块、循环展开等关键细节,最后通过带入具体值的方式进一步解析复杂循环逻辑,展示了通义灵码在辅助理解和优化CUDA编程中的强大功能。
|
27天前
|
程序员 C++ 容器
在 C++中,realloc 函数返回 NULL 时,需要手动释放原来的内存吗?
在 C++ 中,当 realloc 函数返回 NULL 时,表示内存重新分配失败,但原内存块仍然有效,因此需要手动释放原来的内存,以避免内存泄漏。
|
30天前
|
存储 C语言 C++
【C++打怪之路Lv6】-- 内存管理
【C++打怪之路Lv6】-- 内存管理
37 0
【C++打怪之路Lv6】-- 内存管理
|
3月前
|
存储 编译器 C语言
【C语言篇】数据在内存中的存储(超详细)
浮点数就采⽤下⾯的规则表⽰,即指数E的真实值加上127(或1023),再将有效数字M去掉整数部分的1。
366 0