C++内存分配机制

程序运行时需要系统分配内存，那么系统如何为程序分配内存呢？

首先，我们得清楚内存分配方式分为类：静态分配内存和动态分配内存。那么这两种又是个什么东西？好的，基于这个问题我们来看一下他们的定义：

静态分配内存：由编译器根据变量类型来确定分配给变量多少字节的内存区域。

动态分配内存：程序在运行的时候用malloc 或new 申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free 或delete 释放内存。由于java中的有垃圾回收机制，释放这种事就交给他来做了。

明白了静态和动态的区别，下面我们来谈谈C++中的内部存储区：

分为5类：

一.静态分配区

1.全局变量和静态变量存放区：主要存放定义在所有函数之外的全局变量，以及用static声明的静态变量。变量有效时间直到程序结束。

2.常量存放区：常量是指那些用const关键字修饰的变量。在java中用final关键字来修饰。变量有效时间直到所在块结束，即函数外定义的就直到程序结束，函数中定义的就直到函数调用结束。

3.栈：存放函数中的局部变量以及函数调用时的参数。变量有效时间直到函数结束。

以上就是静态分配所分配的三种内存区域，他们的内存分配在编译阶段完成。清楚了吧。好，下面我们来聊一些与上面知识点相关的东西：const和static的区别。

const：被修饰的变量为常量，只能赋值一次，以后不可更改，与宏定义的效果类似，但作用域和普通变量一样。

static： 被修饰的变量可以保存上一次的执行结果，作用域和普通变量一样。

上段代码：

#include <iostream>
using namespace std;
int global = 0; //存放在全局变量区，值为0
const double pi = 3.14; //存放在静态变量区，值为3.14
int main(){
double plus(int a);
int i; //只是声明了一个变量，值为系统默认添加
int j;
cout << "input 2 number:" << endl;
cin >> i;
cin >> j;

double s1 = 0;//s1存放在栈中，它的值是0
double s2 = 0;
s1 = plus(i);
s2 = plus(j);
cout << s1 << " " << s2 <<endl;

return 0;
}
double plus(int a){
static int count = 0; //存放在静态区，可以保存上一次计算结果
count++;
cout << "run" << count << "times" <<endl;
return a * a * pi;
}

在上面的程序编译阶段静态分配存储是这个样子的



当你运行到函数plus时，系统在栈区s2的上面再为参数a分配内存。

其实在内存当中，这几部分存储区是这样子的，像下面这张图



全局变量和静态变量，从低位地址开始分配，占一块特殊的内存，因为程序要不时地去调用他，知道程序结束，所以特殊照顾了。

堆区，从全局变量和静态变量结束的地方开始分配内存，向下增长。

栈区，从内存高位地址开始分配，向上增长。

二.动态分配区
4.堆：堆是由new申请的内存，由delete或delete[]负责释放该堆。

5.自由存储区，存储由程序员用malloc/calloc/realloc分配，free释放。如果程序员忘记free了，则会造成内存泄露，程序结束时该片内存会由OS回收。

以上两种内存区在程序运行时进行动态分配。

#include <iostream>
#include <String>
using namespace std;
int main(){
char *p = (char*)malloc(13); //再堆中分配13字节内存空间，并把地址返回给栈中的变量p
p = "Hello World!";
cout << p << endl;
char *q = new char[5]; //在堆中分配5个cha型字节内存空间，并把地址返回给栈中的变量p
q = "I love C++";
cout << q <<endl;

return 0;
}

上面的程序在运行时分配是这样的：



当malloc时，系统把p分配在栈中，并在自由存储区中分配出所需要的内存，将分配地址返回给p中存储，

当new时，系统把q分配在栈中，并在堆中分配所需要的内存，将分配地址返回给q中存储。

有么有明白一点呢？

还有一个问题是int a = 10；类似于这种基本类型存放在哪呢？答案是在栈里，为a分配一块内存，里面存储内容为10。

其实，他有几块存储区并不是重点，重点是理解动态与静态分配内存的过程和区别。

文章到这里也就结束了。在最后抛出一个问题：

1.数组int arry[5] ={1,2,3,4,5,}当中{1,2,3,4,5,}是在哪里开辟内存存储，他既没有new，也没有malloc

2.同样的string s = "Hello World!" 当中的"Hello World!"又是存放在哪里呢？