10-内存空间的布局

内存空间的布局

每个应用都有自己独立的内存空间，其内存空间一般都有以下几大区域

1. 代码段（代码区）
   • 用来存放代码
   • 只读
2. 数据段（全局区）
   • 用于存放全局变量
3. 栈空间
   • 每调用一个函数，就会为函数分配一段连续的栈空间，等函数调用完毕后，会自动回收这段栈空间
   • 自动分配和回收
4. 堆空间
   • 需要主动申请和释放

所以，某应用的内存空间（主要），可以通过下图来进行表示

通过前面的介绍，已经知道，如果是函数调用，局部变量，使用的是栈空间，如果该变量，是所有人都可以访问的，可以使用全局区，编写的代码，存放在代码区。那堆空间有什么用呢？

堆空间

在程序运行过程中，为了能够自由控制内存的生命周期，大小，会经常使用堆空间的内存。

所以在C++中，可以通过下面的方式，来申请\释放内存

1. malloc \ free
   例如现在向堆空间申请4个字节的存储空间。然后将申请的内存空间，用来存放int变量。然后就可以往申请的空间中存放数据了。然后使用完了以后，使用free来回收申请的堆空间内存。需要注意：在释放内存时，请不要过度释放

   int* p = (int *)malloc(4);
   *p = 10;
   free(p);
   

   其中指针与申请堆空间内存的关系如下（地址值仅供参考，X86环境 32bit）

   

下面两种申请堆空间内存的区别

int* p = (int*)malloc(4);
char* p = (char*)malloc(4);

1. int 这种申请方式，在堆空间中申请了4个直接的内存空间，并且最后是使用的int类型来指向该空间，后面再访问该内存空间时，就会按照int的寻址大小来进行访问，可以访问4个字节。

2. char这种申请方式，虽然在堆空间申请了4个直接的内存空间，但是使用的是char类型来指向该空间，由于char类型的寻址范围是1字节，所以char类型的指针只能访问堆空间中的第一个字节。

3. new\delete

   int* p = new int;
   *p = 10;
   delete p;
   

4. new[]\delete[]

   int* p = new int[];
   *p = 10;
   delete[] p;
   

堆空间申请注意点：

1. 申请堆空间成功后，会返回那一段内存空间的地址
2. 申请和释放必须是1对1的关系，不然可能会存在内存泄漏

现在的很多高级编程语言不需要开发人员去管理内存（比如Java），屏蔽了很多内存细节，利弊同时存在。

• 利：提高开发效率，避免内存使用不当或泄漏
• 弊：不利于开发人员了解本质，永远停留在API调用和表层语法糖，对性能优化无从下手

堆空间的初始化

假设现在有这样一段代码

int* p = (int*)malloc(4);

当申请完内存以后，堆空间有没有将内存进行初始化呢？如果现在在visual studio里面去访问指针指向的存储空间的话，会发现结果是一堆乱七八糟的值，所以在visual studio里面，是没有初始化的。如果这个时候，想在申请完堆空间以后，就初始化堆空间中的内存，可以使用下面的这种方式来初始化

int size = sizeof(int) * 10;
int* p1 = (int*)malloc(size);
int* p2 = (int*)malloc(size);
memset(p2, 0, size);

通过这种方式，就可以将*p2的每一个字节都初始化为0，但是由于上面没有对 *p1进行初始化，所以 *p1没有被初始化。

初始化总结：

int* p1 = new int;          //未被初始化
int* p2 = new int();        //被初始化为0
int* p3 = new int(5);       //被初始化为5
int* p4 = new int[3];       //数组元素未被初始化
int* p5 = new int[3]();     //3个数组元素都被初始化为0
int* p6 = new int[3]{};     //3个数组元素都被初始化为0
int* p7 = new int[3]{5};    //数组首元素被初始化为5，其他元素被初始化为0

memset的作用

memset函数是将较大数据结构（比如对象，数组等）内存清零的比较快的方法。

比如现在有一个如下的Person对象，需要对对象中的每个成员变量都清零的话，就可以使用memset来快速清零。

struct Person {
    int m_id;
    int m_age;
    int m_height;
};

void func(){
    Person person;
    person.m_id = 1;
    person.m_age = 20;
    person.m_height = 190;
    memset(&person, 0, sizeof(person));
    
    Person persons[] = { {1,20,190},{1,18,180} };
    memset(persons, 0, sizeof(persons));
}

对象的内存

一个对象被创建出来以后，可以存在于3个地方

• 全局区（数据段）：全局变量
• 栈空间：函数里面的局部变量
• 堆空间：动态申请内存（malloc,new等）

如下代码所示：

//全局区
Person g_person;

int main() {
    //栈空间
    Person person;
    //堆空间
    Person* p = new Person;
    return 0;
}

所以，通过本文的讲解，对内存有更深的理解了吗？

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文章完。