内存管理基础

C++中可以访问的内存，通常可以分为三类：静态常量区、调用栈和堆。通常编译器使用三块独立内存：一块用于静态变量（可能再细分），一块用于自动变量，另一块用于动态存储。

静态变量区

这一块内存用于静态变量。静态变量区是编译器在编译期间就已经确定好的数据。例如在全局范围内声明const char text[] = "Hello World!"，字符串text就会被存放在静态变量区。

特点

1. 只读；
2. 大小固定；
3. 无法管理；
4. 可以利用其特性在逻辑上做一些特定的优化。

调用栈

这一块内存用于自动变量。

特点

1. 被动分配，被动回收；
2. 大小在运行时有一个动态调整的过程；
3. 大小有系统限制；
4. 底大顶小。

问题

1. 为什么变量有作用域？

防止不同的变量使用相同的栈内存，导致后面的变量覆盖前面的数据，从而在使用前面的变量时输出后面的变量。所以设置作用域，使变量出了作用域不再有效。

2. 为什么不建议使用递归？

因为栈内存是一个非常珍贵的资源，而使用递归有时会产生死循环，将消耗栈内存，直至消耗完，从而产生StackOverflow的错误。

注意

1. 栈内存先进后出，轮流使用。

同一块内存要在占用它的函数执行完毕，内存被回收之后，其它函数才能使用这一块内存。栈中的内存可以被轮流使用，这也是为什么正常的程序可以一直执行，而不会出现栈溢出的问题。

2. 不要在函数体中声明大块内存（大型数组，大型结构体）。

例如声明int arr[10240000]，十分占用栈内存。栈内存十分珍贵，应避免这种情况。

堆

这一块变量用于动态存储。

特点

1. 堆大小较大；
2. 主动分配，主动回收。

分配

分配方式	回收方式
malloc/calloc	free
new	delete
new T[]	delete[] T

示例

/* c 风格, 分配方式 1. */
void * mem = malloc(1024);
/* c 风格, 分配方式 2.*/
void * mem = calloc(1024);
/* C 风格, 回收内存. */
free(mem);

int * iptr = new int; // cpp new
delete iptr;          // cpp delete

int * iarrptr = new int[1024]; // cpp new T[]
delete[] iarrptr;              // cpp delete[] T

注意

1. 不用堆内存时，一定要及时调用回收API回收内存。
2. 访问申请的内存时不要超过申请的量，例如 int * ptr = new int[4]; ptr[8] = 0;否则会出现一系列未定义行为Undefined behavior。

指针

指针表示的时某块数据在内存中的地址，地址为整型，它能表示的范围因平台的不同而不同。

程序类型	指针位数	等同于
32位程序	32	uint32_t
64位程序	64	uint64_t

在同一平台上，任何一个指针都可以退化为整数表示，因为任何指针的本质都是一个整数，它代表着一个内存位置。

基本操作

1. 赋值
2. 强制转换
3. 解引用
4. 加减

int * ptr = new int;
int * iptr = ptr;       // 1. 相同类型的指针直接赋值.
char * c = (char *)ptr; // 2. 不同类型的指针需要强制转换.

int i = *ptr; // 3. 解引用, 将内存 ptr 指向的内存中的内容赋值给变量 i.

// 4. 加减. 指针的加减单位是以指针类型为依据的, int 在内存中占用 4 个字节, testPtr 加减每次的单位也是 4.
// sizeof(int) == 4;
int * arrPtr = new int[4];
int * testPtr = arrPtr;
printf("%u\n", testPtr); // 可将指针作为无符号整型输出.
testPtr = testPtr + 1;
printf("%u\n", testPtr);
testPtr = testPtr + 1;
printf("%u\n", testPtr);

指针，指向指针的指针，指向指针的指针的指针

视频链接

1. （含字幕）C++ 让你不再害怕内存和指针 其一_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili
2. [（含字幕）C++ 让你不再害怕内存和指针 其二_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili](