C++核心编程--内存分区模型、函数重载详解
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C++核心编程
1 内存分区模型
C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域：
- 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
- 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
- 栈区：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等
- 堆区：由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收
内存四区意义：
不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期，给我们更大的灵活编程
1.1 程序运行前
在程序编译后，会生成exe可执行程序，程序运行前分为两个区域
代码区：
- 存放CPU执行的机器指令(二进制01)
- 代码区是共享的，共享的目的是对于频繁执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可
- 代码区是只读的，原因是为了防止程序意外修改它的指令
全局区：
- 全局变量和静态变量存放在这里
- 全局区还包含了常量区，字符串常量和其他常量(const修饰的全局常量)存放在这里
这个区域的数据在程序结束后由操作系统释放
#include<iostream>
using namespace std;
//全局变量：没有写在函数体中的变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;
//const修饰的全局变量，全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;
int main() {
//全局区
//全局变量、静态变量、常量
//创建普通的局部变量:函数体内的变量都叫局部变量
int a = 10;
int b = 10;
cout << "局部变量a的地址：" << (int)&a << endl;
cout << "局部变量b的地址：" << (int)&b << endl;
cout << "全局变量g_a的地址：" << (int)&g_a<< endl;
cout << "全局变量g_b的地址：" << (int)&g_b << endl;
//静态变量：在普通变量前加一个static
static int s_a = 10;
static int s_b = 10;
cout << "静态变量s_a的地址：" << (int)&s_a << endl;
cout << "静态变量s_b的地址：" << (int)&s_b << endl;
//常量
//字符串常量
cout << "字符串常量的地址：" << (int)&"hello world" << endl;
//const修饰的变量
//const修饰的全局变量，const修饰的局部变量
cout << "全局常量c_g_a的地址：" << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量c_g_b的地址：" << (int)&c_g_b << endl;
int c_l_a = 10;//c-const g-global全局 l-local局部
int c_l_b = 10;
cout << "局部常量c_l_a的地址：" << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部常量c_l_b的地址：" << (int)&c_l_b << endl;
system("pause");
return 0;
}
输出结果为：
1.2 程序运行后
栈区：
- 由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等
- 注意：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放
#include<iostream>
using namespace std;
//栈区数据注意事项--不要返回局部变量的地址
//栈区的数据由编译器管理开辟和释放
//函数会返回一个int类型的指针
int* func(int b) {//形参数据也会放在栈区
b = 100;
int a = 10;//局部变量，存放在栈区，栈区的数据在函数执行完后自动释放
return &a;//返回局部变量的地址
}
int main() {
//接收func函数返回的地址，也就是栈区变量a的值
int* p=func(1);
cout << *p << endl;//第一次可以打印正确的数字，是因为编译器做了保留
cout << *p << endl;//第二次这个数据不再保留，已经被释放，乱码
system("pause");
return 0;
}
输出结果为：
堆区：
- 由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收
- 在C++中主要利用new在堆中开辟内存
#include<iostream>
using namespace std;
int* func() {
//利用new关键字，可以将数据开辟到堆区
//指针本质也是局部变量，放在栈上，指针保存的数据是放在堆区
//p：接收new分配的堆内存地址
int *p=new int(10);//在堆上开辟一个内存空间，里面存的值是10，把地址交给指针p
return p;
}
int main() {
//在堆区开辟数据
int* p = func();//接收了func()函数返回的堆内存地址
cout << *p << endl;//10
system("pause");
return 0;
}
知识点回顾：
- int*p 定义指针
- int*p=&a 定义一个指针p来接收a的地址，将a的地址直接赋值给p
- p变量a的地址，*p变量a的具体值
- int*p=arr 将数组首元素的地址赋值给p，等价于int *p=arr[0]
- p->age表示通过结构体指针，访问结构体中的属性，需要利用"->"
- (int)&p表示将p的地址强转为int整数，直接求指针地址直接写&p
1.3 new操作符
- C++中利用new操作符在堆区开辟数据
- 堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符delete
- 语法：new 数据类型
- 利用new创建的数据，会返回该数据对应类型的指针
#include<iostream>
using namespace std;
//1、new的基本语法
int* func() {
//在堆区创建整型数据
//new返回的是该数据类型的指针
int*p=new int(10);
return p;
}
void test01(){
int* p = func();
cout << *p << endl;//10
//堆区的数据由程序员开辟，程序员管理释放
//如果想释放堆区的数据，利用关键字delete
delete p;
//cout << *p << endl;//内存已经被释放，再次访问就是非法操作，会报错
}
//2、在堆中利用new开辟数组
void test02() {
//创建10个整型数据的数组，在堆区
int* arr=new int[10];//10代表数组有10个元素
for (int i = 0; i < 10; i++) {
//赋值操作，不赋值只默认里面存了10个数，不知道具体数值，只能输出10个乱码
arr[i] = i + 100;//给10个元素赋值 100~109
// arr[i] = i;输出0-9
}
for (int i = 0; i < 10;i++) {
cout << arr[i] << endl;
}
//释放堆区数组
//释放数组的时候要加[]
//delete[] arr;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
输出结果为：
2 引用
2.1 引用的基本使用
作用：给变量起别名
语法：数据类型 &别名=原名
2.2 引用注意事项
- 引用必须初始化 (告诉我b是谁的别名)
- 引用在初始化后，不可以改变
2.3 引用做函数参数
作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参
优点：可以简化指针修改实参
#include<iostream>
using namespace std;
//交换函数
//1、值传递
void mySwap01(int a, int b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
//cout << "mySwap01 中的a=" << a << endl;
//cout << "mySwap01 中的b=" << b << endl;
}
//2、地址传递
void mySwap02(int *a,int*b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
//3、引用传递
void mySwap03(int&a,int&b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main() {
int a = 10;
int b = 20;
//mySwap01(a, b);//值传递,形参不会修饰实参，也就是说改变了形参实参没有改变
//mySwap02(&a, &b);//地址传递，形参会修饰实参
mySwap03(a, b);//引用传递，形参也会修饰实参
cout << "a=" << a << endl;//20
cout << "b=" << b << endl;//10
system("pause");
return 0;
}
2.4 引用做函数返回值
作用：引用是可以作为函数返回值存在的
注意：不要返回局部变量引用
用法：函数调用作为左值
#include<iostream>
using namespace std;
//引用做函数的返回值
//1、不要返回局部变量的引用
int& test01() {
int a = 10;//局部变量存放在四区中的栈区
return a;
}
//2、函数的调用可以作为左值
int& test02() {
static int a = 10;//静态变量存放在全局区，全局区的数据在程序结束后系统释放
return a;
}
int main() {
//int& ref = test01();//&ref相当于a的别名
//cout << "ref=" << ref << endl;//10，第一次是对的是因为编译器做了保留
//cout << "ref=" << ref << endl;//乱码，第二次错误是因为a的内存已经被释放
int& ref2 = test02();
cout << "ref2=" << ref2 << endl;//10
cout << "ref2=" << ref2 << endl;//10
test02() = 100;//如果函数的返回值是引用，这个函数的调用可以作为左值
cout << "ref2=" << ref2 << endl;//100
cout << "ref2=" << ref2 << endl;//100
system("pause");
return 0;
}
2.5 引用的本质
本质：引用的本质是在C++内部实现一个指针常量
2.6 常量引用
作用：常量引用主要用来修饰形参，防止误操作
#include<iostream>
using namespace std;
//打印数据函数
void showValue(const int &val) {
//val = 1000;
cout << "val=" << val << endl;
}
int main() {
//常量引用
//使用场景：用来修饰形参，防止误操作
//int a = 10;
//加上const之后，编译器将代码修改为：int temp=10;const int&ref=temp;
//加上const之后，&ref原名是temp；别名是&ref，只能用别名操作
//const int& ref = 10;//引用必须引一块合法的内存空间
//ref = 20;//加入const之后变为只读，不可修改
int a = 100;
showValue(a);//修改了别名val原名也会被修改，添加了const防止误操作
cout << "a=" << a << endl;
system("pause");
return 0;
}
3 函数提高
3.1 函数的默认参数
在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。
语法：返回值类型 函数名(参数=默认值){}
#include<iostream>
using namespace std;
//函数默认参数
//如果我们自己传入数据，就用自己的数据，如果没有就用默认值
//语法：返回值类型 函数名（形参=默认值）{}
int func(int a,int b=20,int c=30){
return a + b + c;
}
//注意事项
//1、如果某个位置已经有了默认参数，那么从这个位置往后,从左到右都必须有默认值
// int func2(int a, int b=20,int c) {//会报错
// return a + b + c;
//}
//2、如果函数声明有默认参数，函数实现就不能有默认参数
//声明和实现只能有一个有默认参数
int func2(int a=10, int b=70);//声明
int func2(int a, int b) {//实现
return a + b;
}
int main() {
//cout<<func(10,30)<<endl;//70
cout<<func2(20, 80)<<endl;
system("pause");
return 0;
}
3.2 函数占位参数
C++函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置
语法：返回值类型 函数名(数据类型){}
3.3 函数重载
3.3.1 函数重载概述
作用：函数名可以相同，提高复用性
函数重载满足以下几个条件：
- 同一个作用域下
- 函数名称相同
- 函数参数类型不同，或者个数不同或者顺序不同
注意：函数的返回值不可以作为函数重载的条件
#include<iostream>
using namespace std;
//函数重载
//可以让函数名相同，提高复用性
//函数重载的满足条件：
//1、同一个作用域下(全局作用域，不在main函数里,写在所有函数外面的变量)
//2、函数名称相同
//3、函数参数类型不同，或者个数不同，或者顺序不同
void func() {
cout << "func的调用：" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "func(int a)的调用：" << endl;
}
void func(double a) {
cout << "func(double a)的调用：" << endl;
}
void func(int a,double b) {
cout << "func(int a,double b)的调用：" << endl;
}
void func(double a, int b) {
cout << "func(double a,int b)的调用：" << endl;
}
//注意事项：
//函数返回值不可以作为函数重载的条件,会报错
//int func(double a, int b) {
// cout << "func(double a,int b)的调用：" << endl;
//}
int main() {
//func();
//func(10);
//func(3.8);
func(88,3.8);
func(6.6,66);
system("pause");
return 0;
}
3.3.2 函数重载注意事项
- 引用作为重载条件
- 函数重载碰到函数默认参数
#include<iostream>
using namespace std;
//函数重载的注意事项
//1、引用作为重载的条件：参数类型不同可以实现重载
void func(int&a) {//int &a=10;不合法
cout << "func(int &a)调用" << endl;
}
void func(const int& a) {//const int&a=10;合法
cout << "func(const int &a)调用" << endl;
}
//2、函数重载碰到默认参数
void func2(int a,int b=10) {
cout << "func2(int a,int b)的调用：" << endl;
}
void func2(int a) {
cout << "func2(int a)的调用：" << endl;
}
int main() {
//int a = 10;//本身a是一个变量可读可写，而const只读不能写
//func(a);//输出没有const的
//func(10);//输出有const的
//func2(10);//当函数重载碰到默认参数，出现二义性,报错
system("pause");
return 0;
}
知识点回顾
- int &a=10不合法，会报错，引用必须引用一块合法的内存空间，也就是右边必须是一个有内存有名字的变量，10是临时值，没有名字，没有固定内存地址
- int &a=b，意思是a是b的别名
- const int&a=10;合法语法，编译器将代码优化为：int temp=10;const int&a=temp;&a原名是temp；别名是&a
AtomGit 是由开放原子开源基金会联合 CSDN 等生态伙伴共同推出的新一代开源与人工智能协作平台。平台坚持“开放、中立、公益”的理念，把代码托管、模型共享、数据集托管、智能体开发体验和算力服务整合在一起，为开发者提供从开发、训练到部署的一站式体验。
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