8. C++内存模型

每个程序运行起来以后，它将拥有自己独立的虚拟地址空间。
这个虚拟地址空间的大小与操作系统的位数有关系。
例如32位硬件平台的虚拟地址空间的地址可以从0_{2^32-1,即0x00000000}0xFFFFFFFF,总共4GB大小。
在32位Windows操作系统中，高地址的2GB位内核空间，用户空间只有2GB，
而32位Linux的内核空间只有1GB，用户空间有3GB大小。
而64位操作系统，用户可用空间则要大的多。

image.png

C++内存分布：

1）栈区：由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 （向下增长，地址由高到低）
2）堆区，一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由系统回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。（向上增长，地址由低到高）
3）全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域（bss段）， 程序结束后由系统释放。
4）文字（只读）常量区：常量字符串就是放在这里的，程序结束后由系统释放 。
5）代码段文本(text)区，存放代码的区域，如函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。

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文字常量和常变量

文字常量又称为“字面常量”，包括数值常量、字符常量和符号常量。其特点是编译后写在代码区，不可寻址，不可更改，属于指令的一部分。因此像如下的代码是无法编译的：

int& r=1; 
//error: invalid initialization of non-const reference of type 'int&' from an rvalue of type 'int'

但是如下代码确实可以通过编译的。主要原因是const int _r=1;_r存储在只读常量区，对其建立引用自然是合理的。

const int& r=1;

文字常量的主要类型如下图所示：

image.png

常变量指定义时必须显示初始化且值不可修改的变量。与普通变量一样被分配空间，因此是可以寻址的。鉴别常变量的一个简单方法是查看变量是否有const关键字。

常变量包括全局常变量和局部常变量。

二者的区别在于：
1.全局常变量存储在只读常量区，其不可修改性由操作系统保障。
2.局部常变量存储在栈区，其不可修改性仅仅是由编译器来保证，因此可以用const_cast

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字符串和字符数组的存储位置

#include <iostream>
#include <string.h>

using namespace std;

char *returnStr()
{
    static char p[] = "hello world!";//虽然是函数内部，但是由于是static，存储在全局区（静态区）
    return p;
}
char *returnArray()
{
    char p[] = "hello world!";//hello world!在只读数据段，但同时在栈上也会开辟一块空间，然后复制进去
    return p;//事实上返回了栈内存
}
int main()
{
    char str1[] = "hello,world";//栈区，运行时赋值
    char str2[] = "hello,world";//栈区
    const char str3[] = "hello,world";
    const char str4[] = "hello,world";
    const char *str5 = "hello,world";//字符串常量，只读常量区
    const char *str6 = "hello,world";//只读常量区
    return 0;
}