記憶體四區之程式碼區，全域性區，棧區和堆區

ZhiboZhao發表於2021-06-27
記憶體

C++ 在程式執行時，將記憶體大致分為程式碼區，全域性區，棧區和堆區四個區域。不同的區域儲存不同的資料，賦予不同的生命週期，能夠更靈活地進行程式設計。

  1. 程式碼區：存放函式體的二進位制程式碼，由作業系統管理建立，程式碼區時共享的，對於頻繁被執行的程式，只需要存有一份程式碼即可；
  2. 全域性區：存放全域性變數和靜態變數以及常量，在程式結束後由作業系統釋放；
  3. 棧區：由編譯其自動分配釋放，存放函式的引數值以及區域性變數等；
  4. 堆區：一般由程式設計師通過 new 開闢空間，進行分配和釋放，若程式設計師不釋放，則程式結束時由作業系統回收

下面通過一個例子對全域性區，棧區，堆區的資料宣告週期進行說明：

// 全域性變數屬於全域性區，由作業系統管理釋放
int g_a = 1;
int g_b = 2;
int main(void)
{
	cout << "g_a 的地址為：\t"<< int(&g_a) << endl;
	cout << "g_b 的地址為：\t" << int(&g_b) << endl;
	// 建立普通的區域性變數,屬於棧區
	int a = 10;
	int b = 20;	
	cout << "a 的地址為：\t" << int(&a) << endl;
	cout << "b 的地址為：\t" << int(&b) << endl;
	// 建立靜態變數，屬於全域性區
	static int s_a = 40;
	static int s_b = 50;
	cout << "s_a 的地址為：\t" << int(&s_a) << endl;
	cout << "s_b 的地址為：\t" << int(&s_b) << endl;
	// 程式設計師自己建立變數，屬於堆區
	int* d_a = new int(10);
	int* d_b = new int(20);
	cout << "d_a 的地址為：\t" << int(d_a) << endl;
	cout << "d_b 的地址為：\t" << int(d_b) << endl;
}

輸出結果為：

g_a 的地址為：  5300224		g_b 的地址為：  5300228	
a 的地址為：    6421316		b 的地址為：    6421304
s_a 的地址為：  5300232		s_b 的地址為：  5300236
d_a 的地址為：  9547944		d_b 的地址為：  9547992

我們從中可以看到，g_a，g_b，s_a，s_b 都屬於全域性區，同理，a，b 都屬於棧區，d_a，d_b 都屬於堆區。由於棧區的資料在程式執行結束後會被編譯器自動銷燬，因此不要返回區域性變數的地址，舉例如下：

int* func()
{
	int a = 10;	// 棧區資料，在程式執行完之後自動釋放
	return &a;	//雖然返回了a的地址，然而資料在func結束時已經被銷燬
}

int main(void)
{
	int* a = func();	// 此時a表示在函式func在棧區開闢的地址，但是其中的資料已被銷燬
	cout << "a 的地址為：\t" << int(a) << "a 存放的資料為：\t" << *a << endl;
	cout << "a 的地址為：\t" << int(a) << "a 存放的資料為：\t" << *a << endl;
}

輸出結果為：

a 的地址為：    7601480a 存放的資料為： 10
a 的地址為：    7601480a 存放的資料為： 2084553696

由於編譯器會對棧區的資料做一次保留，因此第一條的 cout 語句能夠正常輸出，然而第二次的輸出才是記憶體地址 a 中的資料。

相反，堆區資料由程式設計師自己進行管理，在程式執行完之後並不會自動釋放。當整個程式執行完畢之後會由作業系統釋放。

int* func()
{
	int * a = new int(10);	// 棧區資料，在程式執行完之後自動釋放
	return a;	//雖然返回了a的地址，然而資料在func結束時已經被銷燬
}

int main(void)
{
	int* a = func();	// 此時a表示在函式func在棧區開闢的地址，但是其中的資料已被銷燬
	cout << "a 的地址為：\t" << int(a) << "a 存放的資料為：\t" << *a << endl;
	cout << "a 的地址為：\t" << int(a) << "a 存放的資料為：\t" << *a << endl;
}

輸出結果為：

a 的地址為：    23507016a 存放的資料為：        10
a 的地址為：    23507016a 存放的資料為：        10

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