C++核心高级编程 --- 1、内存分区模型 2、引用

第一章：

1.内存分区模型

4个区域：

1. 代码区：存放函数的二进制代码，由操作系统进行管理。

2. 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量。

3. 栈区：由编译器自动分配释放，存放函数参数值，局部变量等。

4. 堆区：由程序员分配和释放，程序员不释放的话，将由程序结束时操作系统回收。

意义：不同区域存放的数据，赋予不同生命周期，给程序员更大的空间去进行编程。

1.1 程序运行前

两个区域：

• 代码区：

  存放CPU执行的机器指令。

  代码区是共享的，目的是为了对频繁被执行的程序，在内存中只需有一份代码即可。

  代码区是只读的，目的是为了防止程序被意外修改了它的指令。

• 全局区：

  全局变量和静态变量，还包含了常量区，字符串常量和其他常量也存放在全局区。

  全局区的数据在程序结束后由操作系统进行释放。

#include <iostream>
using namespace std;//全局变量
int g_a = 1;
int g_b = 1;//const修饰全局常量
const int c_g_a = 1;
const int c_g_b = 1;int main()
{//c - const  g - global  l - local//局部变量int a = 1;int b = 1;//静态变量static int s_a = 1;static int s_b = 1;//局部常量const int c_l_a = 1;const int c_l_b = 1;cout << "局部变量a的地址为：" << &a << endl;cout << "局部变量b的地址为：" << &a << endl;cout << "全局变量g_a的地址为" << &g_a << endl;cout << "全局变量g_b的地址为" << &g_b << endl;cout << "静态变量s_a的地址为：" << &s_a << endl;cout << "静态变量s_b的地址为：" << &s_b << endl;cout << "字符串常量的地址为：" << &"Hello" << endl;cout << "const修饰的全局常量c_g_a的地址为：" << &c_g_a << endl;cout << "const修饰的全局常量c_g_a的地址为：" << &c_g_b << endl;cout << "局部常量c_l_a的地址为：" << &c_l_a << endl;cout << "局部常量c_l_b的地址为：" << &c_l_b << endl;system("pause");return 0;
}

1.2 程序运行后

• 栈区：

  由编译器自动分配释放，存放函数参数值，局部变量等。

  不要返回局部变量的地址，因为栈区开辟的数据由编译器自动释放掉。

#include <iostream>
using namespace std;int* fun(int b)
{b = 2;int a = 1;return &a;
}int main()
{int* p = fun(10);cout << "fun函数返回的值为：" << *p << endl;  //第一次打印正确的数字1，因为编译器做了保留。cout << "fun函数返回的值为：" << *p << endl;  //第二次打印随机数system("pause");return 0;
}

• 堆区：

  由程序员分配释放，如果程序员不释放，程序结束时由操作系统进行回收。

  使用new在堆区进行开辟内存空间。

#include <iostream>
using namespace std;int* fun()
{int *p = new int(1); //指针也是局部变量，存放在栈区，但指针保存的数据存放在堆区return p;
}int main()
{int* p = fun();cout << "指针p指向的内容为：" << *p << endl;cout << "指针p指向的内容为：" << *p << endl;cout << "指针p指向的内容为：" << *p << endl;system("pause");return 0;
}

1.3 new操作符

作用：在堆区开辟数据。

语法结构：

• 开辟：new 数据类型

• 释放：delete 数据类型

使用new创建的数据，会返回该数据对于的类型指针。在堆区开辟的空间，需要程序员手动释放，释放使用操作符delete。

#include <iostream>
using namespace std;int* fun()
{int *p = new int(1);return p;
}void fun2()
{//在堆区开辟10个整型数据的数组int* arr = new int[10];for (int i = 0; i < 10; i++){arr[i] = i;}for (int i = 0; i < 10; i++){cout << arr[i] << " ";}cout << endl;delete[] arr;
}int main()
{int* p = fun();fun2();cout << *p << endl;cout << *p << endl;cout << *p << endl;delete p;return 0;
}

第二章：

2.引用

2.1 使用

作用：给变量起别名。

语法结构：数据类型 &别名 = 原名

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int a = 10;int& b = a;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;b = 20;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;system("pause");return 0;
}

2.2 注意事项

• 引用必须初始化

• 在初始化后不可修改

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int x = 10;int y = 20;//int& z;                    //报错int& z = x;z = y;                          //此处是赋值操作，而不是更改引用！cout << "x = " << x << endl; //20cout << "y = " << y << endl; //20cout << "z = " << z << endl; //20system("pause");return 0;
}

2.3 做函数参数

作用：函数传参的时候，使用引用的技术让形参修饰实参。可简化指针修改实参。

#include <iostream>
using namespace std;void swap(int &a , int &b)
{ int temp = a;a = b;b = temp;
}int main()
{int a = 10;int b = 20;swap(a, b);cout << "a = " << a << endl; //20cout << "b = " << b << endl; //10system("pause");return 0;
}

2.4 做函数返回值

作用：作为函数返回值所存在。

#include <iostream>
using namespace std;int& test1()
{int a = 10;return a;
}int& test2()
{static int a = 10;return a;
}int main()
{int& ret1 = test1();cout << "ret1 = " << ret1 << endl;cout << "ret1 = " << ret1 << endl;int& ret2 = test2();cout << "ret2 = " << ret2 << endl;cout << "ret2 = " << ret2 << endl;test2() = 20;cout << "ret2 = " << ret2 << endl;cout << "ret2 = " << ret2 << endl;system("pause");return 0;
}

补充：不要返回局部变量引用。

2.5 本质

在C++内部实现是一个指针常量。

#include <iostream>
using namespace std;void fun(int& ret) //转换为：int* const ret = &a;
{ret = 30;     //转换为：*ret = 30;
}int main()
{int a = 10;int& ret = a;  //自动转换为：int* const ret = &a;指针常量的指针指向不可改ret = 20;cout << "a = " << a << endl;cout << "ret = " << ret << endl; fun(a);system("pause");return 0;
}

2.6 常量引用

作用：修饰形参，防止误操作。

函数形参列表中，可加const修饰形参，以便防止形参改变实参。

#include <iostream>
using namespace std;void Show1(int& x)
{x = 20;cout << x << endl;  //20
}void Show2(const int& x)
{x = 20;    //报错cout << x << endl;
}int main()
{//int& ref = 10;       //报错,引用本身需一个合法的内存空间//const int& ref = 10; //加入const,编译器会将代码修改成 int temp = 10;const int& ref = temp;//ref = 20;             //报错，加了const变得只读，不可修改int a = 10;Show1(a);cout << a << endl;   //20system("pause");return 0;
}