你真的了解静态变量、常量的存储位置吗？
文章目錄
- 引言
- C++對內(nèi)存的劃分如何落實(shí)在Linux上
- 自由存儲區(qū)和堆之間的問題
- 棧
- 常量區(qū)
- 靜態(tài)存儲區(qū)
- 靜態(tài)局部變量
- 靜態(tài)局部變量、靜態(tài)全局變量、全局變量的異同
引言
在動態(tài)內(nèi)存的博客中，我提到：
在Linux 內(nèi)存管理的博客中，我提到：
盡管都有盡可能完全的描述，并且兩者大致意思沒有沖突。而之所以令我一直感到略有不同，越看越迷糊的原因是：第一張圖講的其實(shí)是C++在概念上對內(nèi)存的劃分，第二張圖講的是Linux對虛擬內(nèi)存進(jìn)行的劃分。 前者是概念上的，也是C++程序在運(yùn)行時(shí)會切實(shí)執(zhí)行的，而后者就是在Linux系統(tǒng)上對前者概念的具象化！下面進(jìn)行進(jìn)一步分析。
C++對內(nèi)存的劃分如何落實(shí)在Linux上
C++其實(shí)將內(nèi)存劃分為兩種：動態(tài)存儲區(qū)、靜態(tài)存儲區(qū)。
第一張圖對動態(tài)存儲區(qū)進(jìn)行了進(jìn)一步劃分——堆、棧。
而網(wǎng)上其他博客可能還會對動態(tài)存儲區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步劃分——堆、棧、自由存儲區(qū)。并對靜態(tài)存儲區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步劃分——常量存儲區(qū)、全局/靜態(tài)存儲區(qū)。
可謂是五花八門，我們不妨先做個(gè)歸攏：
自由存儲區(qū)和堆之間的問題
這篇博客分析地很詳細(xì)C++ 自由存儲區(qū)是否等價(jià)于堆？，我引用其中一些內(nèi)容進(jìn)行分析：
在概念上我們是這樣區(qū)分兩者的：
- malloc 在堆上分配的內(nèi)存塊，使用 free 釋放內(nèi)存。
- new 所申請的內(nèi)存則是在自由存儲區(qū)上，使用 delete 來釋放。
那么物理上，自由存儲區(qū)與堆是兩塊不同的內(nèi)存區(qū)域嗎？它們有可能相同嗎？
基本上，所有的 C++編譯器 默認(rèn)使用堆來實(shí)現(xiàn)自由存儲，也即是缺省的全局運(yùn)算符 new 和 delete 也許會按照 malloc 和 free 的方式來被實(shí)現(xiàn)，這時(shí)藉由 new 運(yùn)算符 分配的對象，說它在堆上也對，說它在自由存儲區(qū)上也正確。 但程序員也可以通過重載操作符，改用其他內(nèi)存來實(shí)現(xiàn)自由存儲，例如全局變量做的對象池，這時(shí)自由存儲區(qū)就區(qū)別于堆了。
總結(jié)：
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自由存儲 是 C++ 中通過 new 與 delete 動態(tài)分配和釋放對象的抽象概念，而 堆（heap）是 C語言 和 操作系統(tǒng) 的術(shù)語，是操作系統(tǒng)維護(hù)的一塊動態(tài)分配內(nèi)存。
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new 所申請的內(nèi)存區(qū)域在 C++ 中稱為自由存儲區(qū)。藉由堆實(shí)現(xiàn)的自由存儲，可以說 new 所申請的內(nèi)存區(qū)域在堆上。
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堆與自由存儲區(qū)的運(yùn)作方式不同、訪問方式不同，所以應(yīng)該被當(dāng)成不一樣的東西來使用。
如何落實(shí)在Linux上？
C++中的堆自然也就對應(yīng)Linux中的堆段，而C++中的自由存儲區(qū)，如果不主動改用其他內(nèi)存來實(shí)現(xiàn)自由存儲，那么理應(yīng)也在堆段上。
而正如上面所言，堆段由程序員進(jìn)行申請和釋放：
int main(){int *pi = new int; // pi指向一個(gè)動態(tài)分配的、未初始化的無名對象,該對象的地址位于堆上// 而pi的地址位于main函數(shù)的棧上 }棧
C++中的棧自然對應(yīng)Linux中的棧段，棧段是進(jìn)程運(yùn)行之初（從main函數(shù)開始）創(chuàng)建的，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)（main函數(shù)中）每調(diào)用一個(gè)函數(shù)就會在棧段上申請一段空間作為棧幀，來管理調(diào)用函數(shù)的相關(guān)信息。
void fun(){int j = 2; // 調(diào)用fun時(shí)，j存在于fun的棧幀上cout << "hello" << endl; } int main(){ // 創(chuàng)建棧段int i = 1; // 存在于棧段上fun(); // 創(chuàng)建棧幀 }常量區(qū)
c++ 中，一個(gè) const 不是必需創(chuàng)建內(nèi)存空間，而在 c 中，一個(gè) const 總是需要一塊內(nèi)存空間。
常量分為全局常量和局部常量：
全局常量
是否要為 const全局變量 分配內(nèi)存空間，取決于這個(gè)全局常量的用途，如果是充當(dāng)著一個(gè)值替換（將一個(gè)變量名替換為一個(gè)值），那么就不分配內(nèi)存空間，不過當(dāng)對這個(gè)全局常量取地址或者使用 extern 時(shí)，會分配內(nèi)存，存儲在只讀數(shù)據(jù)段，是不能修改的。
因?yàn)槿肿兞吭趦?nèi)存中的位置與全局常量一樣，只不過沒有 read only 屬性，因此在這里也就一并提了，全局常量同樣被分配到數(shù)據(jù)段上，但是可以修改。
PS：未初始化 或 初始化為0 的全局變量（包括全局常量）被分配在 .bss 段上，已初始化 的被分配在 數(shù)據(jù)段 上。
局部常量
題外話
- c 中 const 默認(rèn)為外部連接，c++ 中 const 默認(rèn)為內(nèi)部連接。
- 當(dāng) c 語言兩個(gè)文件中都有 const int a 的時(shí)候，編譯器會報(bào)重定義的錯誤。
- 而在 c++ 中則不會，因?yàn)?c++ 中的 const 默認(rèn)是內(nèi)部連接的。如果想讓 c++ 中的 const 具有外部連接，必須顯式聲明為 extern const int a = 10 。
示例
const int lx = 5; // 沒有使用的時(shí)候僅保存在符號表 // 使用extern或取地址的時(shí)候?yàn)槠湓跀?shù)據(jù)段的只讀部分分配內(nèi)存 // 個(gè)人猜測也有可能在代碼段的.rodata。 int o = 6;class A {const int lz = 1; // 在棧段分配內(nèi)存 public:void put() {cout << &lz << endl;} };int main() {A a;int x = 2; // 對照main中的變量來確定其他常量的位置// 因?yàn)槲覀兇_定 x 在棧段上// 因此如果其他常量的地址與 x 的地址類似// 則說明其他常量也在棧段上const int z = 1; // 取地址時(shí)，會在棧段分配內(nèi)存const int y = x; // 取地址時(shí)，會在棧段分配內(nèi)存 }靜態(tài)存儲區(qū)
靜態(tài)變量分為：全局靜態(tài)變量、局部靜態(tài)變量。
而關(guān)于它們的存儲位置，我在 Linux內(nèi)存管理 一文中已經(jīng)說的很詳細(xì)了，下面的靜態(tài)變量包括全局靜態(tài)變量和局部靜態(tài)變量：
靜態(tài)局部變量
猜測下面代碼的輸出結(jié)果：
void f(int) {static int i = 0;cout << &i << " " << ++i << endl; } void f(double) {static int i = 0;cout << &i << " " << ++i << endl; } int main() {f(1);f(1.0);f(1);f(1.0);f(1); }答案：
這里證明了靜態(tài)局部變量的特性：只初始化一次，并且只對定義自己的函數(shù)可見。 因此在上面的調(diào)用中，并不會出現(xiàn)因?yàn)閮蓚€(gè)靜態(tài)局部變量名字相同而賦值出錯的情況。
靜態(tài)局部變量、靜態(tài)全局變量、全局變量的異同
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的你真的了解静态变量、常量的存储位置吗？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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