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C++中内存分配、函数调用和返回值问题

时间:2022-06-25 08:29:30 编辑:袖梨 来源:一聚教程网

在谈述函数调用和返回值问题之前,先来看看c++中内存分配的问题。

c++编译器将计算机内存分为代码区和数据区,很显然,代码区就是存放程序代码,而数据区则是存放程序编译和执行过程出现的变量和常量。数据区又分为静态数据区、动态数据区以及常量区,动态数据区包括堆区和栈区。
一下是各个区的作用:
(1)代码区:存放程序代码;
(2)数据区
   a.静态数据区: 在编译器进行编译的时候就为该变量分配的内存,即全局变量和静态变量(用static声明的变量),存放在这个区的数据程序全部执行结束后系统自动释放,声明周期贯穿于整个程序执行过程。
   b.堆区:这部分存储空间完全由程序员自己负责管理,它的分配和释放都由程序员自己负责。这个区是唯一一个可以由程序员自己决定变量生存期的区间。可以用malloc,new申请对内存,并通过free和delete释放空间。如果程序员自己在堆区申请了空间,又忘记将这片内存释放掉,就会造成内存泄露的问题,导致后面一直无法访问这片存储区域。
   c.栈区:存放函数的形式参数和局部变量,由编译器分配和自动释放,函数执行完后,局部变量和形参占用的空间会自动被释放。效率比较高,但是分配的容量很有限。
   d.常量区: 存放常量的区间,如字符串常量等,注意在常量区存放的数据一旦经初始化后就不能被修改。
  
   在弄懂内存分配的问题过后,来看看函数调用的过程:
执行某个函数时,如果有参数,则在栈上为形式参数分配空间(如果是引用类型的参数则类外),继续进入到函数体内部,如果遇到变量,则按情况为变量在不同的存储区域分配空间(如果是static类型的变量,则是在进行编译的过程中已经就分配了空间),函数内的语句执行完后,如果函数没有返回值,则直接返回调用该函数的地方(即执行远点),如果存在返回值,则先将返回值进行拷贝传回,再返回执行远点,函数全部执行完毕后,进行退栈操作,将刚才函数内部在栈上申请的内存空间释放掉。
 
下面通过几个例子来谈谈内存分配和函数返回值的问题:
内存分配的问题:
int a=1;           a在栈区
char s[]="123";    s在栈区,“123”在栈区,其值可以被修改
char *s="123";     s在栈区,“123”在常量区,其值不能被修改
int *p=new int;    p在栈区,申请的空间在堆区(p指向的区域)
int *p=(int *)malloc(sizeof(int)); p在栈区,p指向的空间在堆区
static int b=0;    b在静态区
 

1.test1 

#include
using namespace std;

void test(int *p)
{
int b=2;
p=&b;
cout<}

int main(void)
{
int a=10;
int *p=&a;
cout<test(p);
cout<return 0;
}
第一行输出和第三行输出的结果相同,而第一行、第三行与第二行输出的结果不同。从这里可以看出,当指针作为参数进行传递时传递的也只是一个值,只不过该值只一个地址,因此对于形参的改变并不影响实参。

2.test2

输出结果可能是hello world!,也可能是乱麻。
出现这种情况的原因在于:在test函数内部声明的str数组以及它的值"hello world”是在栈上保存的,当用return将str的值返回时,将str的值拷贝一份传回,当test函数执行结束后,会自动释放栈上的空间,即存放hello world的单元可能被重新写入数据,因此虽然main函数中的指针p是指向存放hello world的单元,但是无法保证test函数执行完后该存储单元里面存放的还是hello world,所以打印出的结果有时候是hello world,有时候是乱麻。

3.test3   执行结果是 hello world!

#include
using namespace std;

int test(void)
{
int a=1;
return a;
}

int main(void)
{
int b;
b=test();
cout<return 0;
}
输出结果为 1
有人会问为什么这里传回来的值可以正确打印出来,不是栈会被刷新内容么?是的,确实,在test函数执行完后,存放a值的单元是可能会被重写,但是在函数执行return时,会创建一个int型的零时变量,将a的值复制拷贝给该零时变量,因此返回后能够得到正确的值,即使存放a值的单元被重写数据,但是不会受到影响。

4.test4

 

 

#include
using namespace std;

char* test(void)
{
char *p="hello world!";
return p;
}

int main(void)
{
char *str;
str=test();
cout< return 0;
}

 

 
同样返回的是指针,为什么这里会正确地打印出hello world1?这是因为char *p="hello world!",指针p是存放在栈上的,但是"hello world!”是一个常量字符串,因此存放在常量区,而常量区的变量的生存期与整个程序执行的生命期是一样的,因此在test函数执行完后,str指向存放“hello world!”的单元,并且该单元里的内容在程序没有执行完是不会被修改的,因此可以正确输出结果。

5.test5

 

#include
using namespace std;

char* test(void)
{
char *p=(char *)malloc(sizeof(char)*100);
strcpy(p,"hello world");
return p;
}

int main(void)
{
char *str;
str=test();
cout< return 0;
}

 

运行结果 hello world

这种情况下同样可以输出正确的结果,是因为是用malloc在堆上申请的空间,这部分空间是由程序员自己管理的,如果程序员没有手动释放堆区的空间,那么存储单元里的内容是不会被重写的,因此可以正确输出结果。

6.test6

 
#include
using namespace std;

void test(void)
{
char *p=(char *)malloc(sizeof(char)*100);
strcpy(p,"hello world");
free(p);
if(p==null)
{
cout<<"null"< }
}

int main(void)
{
test();
return 0;
}
没有输出

 
#include
using namespace std;

char* test(void)
{
char str[]="hello world!";
return str;
}

int main(void)
{
char *p;
p=test();
cout< return 0;
}

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