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
程序运行前
在程序编译后,生成了exe可执行程序,未执行该程序前分为两个区域
代码区:
存放 cpu 执行的机器指令
代码区是共享的,共享的目的是对于频繁被执行的程序,只需要在内存中有一份代码即可
代码区是只读的,使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令
全局区:
全局变量和静态变量存放在此.
全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量也存放在此
该区域的数据在程序结束后由操作系统释放.
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
//全局变量
int ga = 10; int gb = 10;
//全局常量
const int c_g_a = 10; const int c_g_b = 10;
int main() {
SetConsoleOutputCP(CP_UTF8);//解决cout中文输出乱码第二步
//局部变量
int a = 10;
int b = 10;
//打印地址
cout << "局部变量a地址为: " << (int)&a << endl;
cout << "局部变量b地址为: " << (int)&b << endl;
cout << "全局变量g_a地址为: " << (int)&ga << endl;
cout << "全局变量g_b地址为: " << (int)&gb << endl;
//静态变量
static int s_a = 10;
static int s_b = 10;
cout << "静态变量s_a地址为: " << (int)&s_a << endl;
cout << "静态变量s_b地址为: " << (int)&s_b << endl;
cout << "字符串常量地址为: " << (int)&"hello world" << endl;
cout << "字符串常量地址为: " << (int)&"hello world1" << endl;
cout << "全局常量c_g_a地址为: " << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量c_g_b地址为: " << (int)&c_g_b << endl;
const int c_l_a = 10;
const int c_l_b = 10;
cout << "局部常量c_l_a地址为: " << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部常量c_l_b地址为: " << (int)&c_l_b << endl;
system("pause");
return 0;
}
打印结果:
总结:
C++中在程序运行前分为全局区和代码区
代码区特点是共享和只读
全局区中存放全局变量、静态变量、常量
常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量
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
注意事项: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
示例:
int * func() { int a = 10; return &a; }
int main() {
int *p = func();
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
system("pause");
return 0;
}
这里在栈区退出后,变量a就会被释放,所以返回的&a地址是无效的
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在堆区开辟内存
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
int* func()
{
int* a = new int(10);
return a;
}
int main()
{
int *p = func();
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
system("pause");
return 0;
}
总结:
堆区数据由程序员管理开辟和释放
堆区数据利用new关键字进行开辟内存
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,会返回该数据对应的类型的指针
示例1: 基本语法
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
int* func() { int* a = new int(10); return a; }
int main()
{
int *p = func();
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
//利用delete释放堆区数据
delete p;
//cout << *p << endl; //报错,释放的空间不可访问
system("pause");
return 0;
}
示例2:开辟数组
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
//堆区开辟数组
int main()
{
int* arr = new int[10];
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
arr[i] = i + 100;
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << arr[i] << endl;
}
//释放数组 delete 后加 []
delete[] arr;
system("pause");
return 0;
}
引用
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
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
int &b = a;
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
b = 100;
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;
}
引用注意事项
引用必须初始化
引用在初始化后,不可以改变
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
//int &c; //错误,引用必须初始化
int &c = a; //一旦初始化后,就不可以更改
c = b; //这是赋值操作,不是更改引用
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl;
system("pause");
return 0;
}
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
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b) { int temp = a; a = b; b = temp; }
//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,不能转变
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
mySwap02(&a, &b);//指针,地址传递,可以转换
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
mySwap03(a, b); //引用传递,可以转换
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
system("pause");
return 0;
}
总结:通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单
引用做函数返回值
作用:引用是可以作为函数的返回值存在的
注意:不要返回局部变量引用
用法:函数调用作为左值
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
int& mytest1()
{
int a = 10;
return a;
}
int& mytest2()
{
static int a = 10;
return a;
}
int main()
{
// 本质是 int * const t1 = mytest1(); t1本质是一个指针常量,所以只能指向初始化的地址。
int &t1 = mytest1();
int &t2 = mytest2();
//cout<< "&t1 : " << &t1 << "\tt1 : " << t1 << endl; // 错误,返回了局部变量引用
cout<< "&t2 : " << &t2 << "\tt2 : " << t2 << endl;
return 0;
}
函数调用作为左值
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
int& mytest()
{
static int a = 10;
return a;
}
int main()
{
int &t1 = mytest();
cout<< "&t1 : " << &t1 << "\tt1 : " << t1 << endl;
// 函数作为左值
mytest() = 1234;
cout<< "&t1 : " << &t1 << "\tt1 : " << t1 << endl;
return 0;
}
引用的本质
本质:引用的本质在c++内部实现是一个指针常量.
讲解示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
//发现是引用,转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref)
{
ref = 100; // ref是引用,转换为*ref = 100
}
int main()
{
int a = 10;
//自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改,也说明为什么引用不可更改
int& ref = a;
ref = 20; //内部发现ref是引用,自动帮我们转换为: *ref = 20;
cout << "a:" << a << endl;
cout << "ref:" << ref << endl;
func(a);
cout << "a:" << a << endl;
cout << "ref:" << ref << endl;
return 0;
}
结论:C++推荐用引用技术,因为语法方便,引用本质是指针常量,但是所有的指针操作编译器都帮我们做了
常量引用
作用:常量引用主要用来修饰形参,防止误操作
在函数形参列表中,可以加const修饰形参,防止形参改变实参
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
//引用使用的场景,通常用来修饰形参
void showValue(const int& v)
{
//v += 10; //报错,不能更改const引用的值
cout << v << endl;
}
int main()
{
//int& ref = 10; 引用本身需要一个合法的内存空间,因此这行错误
//加入const就可以了,编译器优化代码,int temp = 10; const int& ref = temp;
const int& ref = 10;
//ref = 100; //加入const后不可以修改变量
cout << ref << endl;
//函数中利用常量引用防止误操作修改实参
int a = 10;
showValue(a);
system("pause");
return 0;
}
函数提高
函数默认参数
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){}
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
int func(int a, int b = 10, int c = 10) { return a + b + c; }
//1. 如果某个位置参数有默认值,那么从这个位置往后,从左向右,必须都要有默认值
//2. 如果函数声明有默认值,函数实现的时候就不能有默认参数
int func2(int a = 10, int b = 10);
int func2(int a, int b) { return a + b; }
int main()
{
cout << "ret = " << func(20, 20) << endl;
cout << "ret = " << func(100) << endl;
system("pause");
return 0;
}
函数占位参数
C++中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){}
在现阶段函数的占位参数存在意义不大,但是后面的课程中会用到该技术
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
//函数占位参数 ,占位参数也可以有默认参数
void func(int a, int) { cout << "this is func" << endl; }
int main()
{
func(10,10); //占位参数必须填补
system("pause");
return 0;
}
函数重载
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
示例:
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
//函数重载需要函数都在同一个作用域下
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; }
//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func(double a, int b) { cout << "func (double a ,int b)的调用!" << endl; }
int main()
{
SetConsoleOutputCP(CP_UTF8);//解决cout中文输出乱码第二步
func();
func(10);
func(3.14);
func(10,3.14);
func(3.14 , 10);
system("pause");
return 0;
}
函数重载注意事项
#include <iostream>
#include <windows.h> //解决cout中文输出乱码第一步
using namespace std;
//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件
void func(int &a) { cout << "func (int &a) 调用 " << endl; }
void func(const int &a) { cout << "func (const int &a) 调用 " << endl; }
//2、函数重载碰到函数默认参数
void func2(int a, int b = 10) { cout << "func2(int a, int b = 10) 调用" << endl; }
void func2(int a) { cout << "func2(int a) 调用" << endl; }
int main()
{
SetConsoleOutputCP(CP_UTF8);//解决cout中文输出乱码第二步
int a = 10;
func(a); //调用无const
func(10);//调用有const
//func2(10); //碰到默认参数产生歧义,需要避免
system("pause");
return 0;
}