C和C++对记忆的误解

C and C++ misunderstanding of memory

本文关键字：误解 记忆 C++      更新时间：2023-10-16

拜托，我想知道变量，数组和字符串如何在C语言中存储在内存中的现实。请在下面的示例中纠正我对内存的理解：

在 C 中，当我们声明一个字符串时，我们按如下方式进行：

char string[]="string";

内存中会发生什么？每个字符是否存储在内存中 每个内存案例都有其地址？

例如，地址

1600 char[0]='S'
1602 char[2]='t'

等等.这是真的吗？如果没有，请给我一个正确的模式，说明实际发生的事情。

我的第二个问题是关于C++： C++年，他们发明了一种新型数据，即string。例如：

string variable("This is a string");

此文本("这是一个字符串")如何存储在内存中？

查看 String in Depth：

[...]字符串类的内存布局的确切实现不是由C++标准定义的。此体系结构旨在足够灵活，以允许编译器供应商进行不同的实现，同时保证用户的行为可预测。[...]

[...]在C++中，单个字符串对象可能会也可能不会占用内存的唯一物理区域，但如果使用引用计数来避免存储重复的数据副本，则各个对象的外观和行为必须像它们专门拥有唯一的存储区域一样。[...]

您可以了解编译器如何实现string，如下所示。对我来说(在VS2010下测试)，它将是

string variable("This is a string");
printf("%pn", &variable[0]);        // 006751C0
printf("%pn", &variable[1]);        // 006751C1
printf("%pn", &variable[2]);        // 006751C2
printf("%pn", &variable[3]);        // 006751C3
printf("%pn", &variable[4]);        // 006751C4
printf("%pn", &variable[5]);        // 006751C5
... ...

字符串都存储为以空结尾的字符数组(ASCII 代码中的每个字符都是 8 位宽的，这样它正好占用一个字节)，因此它们需要多一个字节来存储"\0"字符("hi"需要三个字节的数组) 如果在 c++ 中使用 std：：string，则用于存储数据的内存是相同的，但是在它周围有一个允许自动内存管理的包装器，因此当您这样做时：

string s("hello");
string t("world");
s+=t;

s 被扩展甚至移动到内存中的其他位置，如果有必要，以便找到更长的连续字节数组。 以同样的方式当您致电时

s.c_str();

你会得到一个指向包含在 s std：：string 类实例中的 char 的 null 终止数组的指针，该指针只是一个临时指针，因此

char* text=s.c_str();
s="very long string that probably results in a complete reallocation of the array";
printf("%s",text);

可能导致未定义的行为(分段错误)

它们以字节的形式存储：char : 1 byteshort : 2 bytesint : 4 byteslong : 4 bytesfloat : 4 bytesdouble : 8 bytes

前言：

每次生成(编译和链接)项目时，都会创建一个可执行映像，分为三个部分：

  • 代码部分

  • 数据部分

  • 叠

现在将涉及四种不同的方案：

场景 #1 - 一个本地数组(在函数内声明)： 

int func()
{
char array[]="string";
...
}

加载并运行程序后，每次调用函数时，堆栈上某处的 7 个字节将使用以下值初始化：">s"、"t"、"r"、"i"、"n"、"g"、0。堆栈上这些字节所在的地址是调用函数时 SP 寄存器的值。因此，每次调用该函数时，这 7 个字节可能驻留在内存中的不同地址中。

场景 #2 - 一个全局数组(在函数外部声明)：

char array[]="string";

在编译期间(在加载和运行程序之前)，数据部分中的 7 个字节使用以下值设置：">s"、"t"、"r"、"i"、"n"、"g"、0。这些字节被"硬编码"到可执行映像中，一旦它被加载到内存中(即，只要你运行程序)，它们在整个程序执行过程中驻留在同一个地址。

场景 #3 - 指向本地数组的指针(在函数内声明)：

int func()
{
char* array="string";
...
}

与场景 #2 相同，除了这 7 个字节位于代码部分(这是只读部分)而不是数据部分(读/写部分)中。此外，每次调用函数时，都会在堆栈上分配一个指针(array)并初始化(设置为指向代码部分中"string"的地址)。使用 32 位 RAM 时，此指针的大小通常为 4 个字节，使用 64 位 RAM 时，此指针的大小通常为 8 个字节。

场景 #4 - 指向全局数组的指针(在函数外部声明)：

char* array="string";

与场景 #3 相同，除了指针 (array) 位于数据部分而不是堆栈中并且初始化一次(编译期间)而不是每次调用函数时(在执行期间)。

相关文章：