stack与heap、new的内存分配、static对象。(effective c++ 04)

阅读effective c++ 04 （30页） 提到的static对象和堆与栈对象。“不同编译单元内定义的non-local static对象”。

了解一下。

  

目录

stack与heap

1.Stack

2.Heap 或謂 system heap

3.例子

1.构造函数型 （stack）

2.new型 （heap 動態分配）

4.构造函数型 （stack）

1.stack objects 的生命期

2.static local objects 的生命期

3.global objects 的生命期

5.new型 （heap 動態分配）

heap objects 的生命期

关于new型的内存分配

1.自定义类class型

1.new：先分配 memory, 再調用 ctor

2.delete：先調用 dtor, 再釋放 memory

2.String*型

1.new：先分配 memory, 再調用 ctor

2.delete：先調用 dtor, 再釋放 memory

3.动态分配

1.動態分配所得的內存塊 (memory block), in VC​

2.動態分配所得的 array​

3.array new 一定要搭配 array delete

static对象

1.何时被初始化(构造)

1.non-local static object

2.local static object

2.两个编译单元中的non-local static object相互引用

3.解决方法

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stack与heap

1.Stack

存在於某作用域 (scope) 的一塊內存空間(memory space)。例如當你調用函數，函數本身即會形成一個 stack 用來放置它所接收的參數，以及返回地址。在函數本體 (function body) 內聲明的任何變量，其所使用的內存塊都取自上述 stack。

2.Heap 或謂 system heap

指由操作系統提供的一塊 global 內存空間，程序可動態分配 (dynamic allocated) 從某中獲得若干區塊 (blocks)。

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3.例子

class Complex { … };
...
{
Complex c1(1,2);
Complex* p = new Complex(3);
}

1.构造函数型 （stack）

c1 所佔用的空間來自 stack。

2.new型 （heap 動態分配）

Complex(3) 是個臨時對象，其所佔用的空間乃是以 new 自 heap 動態分配而得，並由 p 指向。

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4.构造函数型 （stack）

1.stack objects 的生命期

class Complex { ... };
...
{
Complex c1(1,2);
}

c1 便是所謂 stack object，其生命在作用域 (scope) 結束之際結束。

這種作用域內的 object，又稱為 auto object，因為它會被「自動」清理。

2.static local objects 的生命期

class Complex { … };
...
{
static Complex c2(1,2);
}

c2 便是所謂 static object，其生命在作用域 (scope)結束之後仍然存在，直到整個程序結束。

3.global objects 的生命期

class Complex { … };
...
Complex c3(1,2);
int main()
{
...
}

c3 便是所謂 global object，其生命在整個程序結束之後才結束。你也可以把它視為一種 static object，其作用域是「整個程序」。

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5.new型 （heap 動態分配）

heap objects 的生命期

class Complex { … };
...
{
Complex* p = new Complex;
...
delete p;
}

P 所指的便是 heap object，其生命在它被 deleted 之際結束。

class Complex { … };
...
{
Complex* p = new Complex;
}

以上出現內存洩漏 (memory leak)，因為當作用域結束，p 所指的 heap object 仍然存在，但指針 p 的生命卻結束了，作用域之外再也看不到 p (也就沒機會 delete p）。

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关于new型的内存分配

1.自定义类class型

1.new：先分配 memory, 再調用 ctor

Complex* pc  =  new Complex(1,2);

編譯器轉化為

Complex *pc;
void* mem = operator new( sizeof(Complex) ); //分配內存
pc = static_cast<Complex*>(mem); //轉型
pc->Complex::Complex(1,2); //構造函數

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2.delete：先調用 dtor, 再釋放 memory

Complex* pc = new Complex(1,2);
...
delete pc;

編譯器轉化為

Complex::~Complex(pc); // 析構函數
operator delete(pc); // 釋放內存。其內部調用 free(pc)

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2.String*型

1.new：先分配 memory, 再調用 ctor

String* ps = new String("Hello String("Hello");

編譯器轉化為

String* ps;
void* mem = operator new( sizeof(String) ); //分配內存
ps = static_cast<String*>(mem); //轉型
ps->String::String("Hello"); //構造函數

---

2.delete：先調用 dtor, 再釋放 memory

String* ps = new String("Hello");
...
delete ps;

編譯器轉化為

String::~String(ps); // 析構函數
operator delete(ps); // 釋放內存

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3.动态分配

1.動態分配所得的內存塊 (memory block), in VC

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2.動態分配所得的 array

---

3.array new 一定要搭配 array delete

String* p = new String[3];
...
delete[] p; //喚起3次dtor 

String* p = new String[3];
...
delete p; //喚起1次dtor

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static对象

C++中的static对象是指存储区不属于stack和heap、"寿命"从被构造出来直至程序结束为止的对象，程序结束时static对象会自动销毁。

这些对象包括全局对象，定义于namespace作用域的对象，在class、function以及file作用域中被声明为static的对象。

其中，函数内的static对象称为local static 对象，而其它static对象称为non-local static对象。

1.何时被初始化(构造)

1.non-local static object

全局对象，定义于namespace作用域的对象，在class及file作用域中被声明为static，函数之外的对象。

生命期起始时间：在main()函数调用之前被构造初始化。

生命期终止时间：在main()函数结束后自动被析构。

2.local static object

指函数中用static修饰符修饰的object。

生命期起始时间：在函数第一次调用时构造初始化。

生命期终止时间：在main()函数结束后自动被析构。

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2.两个编译单元中的non-local static object相互引用

注意：在同一个文件或不同编译单元（不同文件）中，如果存在多个non-local static object，它们都是在主函数调用之前被构造的，但是它们之间的构造顺序时不定的。即对编译器来说，静态成员对象之间的初始化顺序和析构顺序是一个未定义的行为。

因此，不能用某个non-local static object去初始化non-local static object，无论这两个non-local static object在不在同一个编译单元中。

class FileSystem

{

public: …

std::size_t numDisks() const;

};

extern FileSystem tfs;

//另一编译单元

class Directory

{

public:

Directory(params);

};

Directory::Directory(params)

{

std::size_t disks = tfs.numDisks();//使用另一个编译单元的静态变量

}
Directory tempDir (params);

由于编译器没有定义non-local static object之间的构造顺序，所以有可能类tfs还没有被构造，所以程序可能会报错。

3.解决方法

用local static对象替换non-local static对象。

C++保证，函数内的local static 对象会在该函数被调用期间，首次遇上该对象定义式时被初始化。

class FileSystem {…};

FileSystem& tfs()

{

static FileSystem fs;

return fs;

}

//另一编译单元

class Directory {…};

Directory::Directory (params)

{

std::size_t disks = tfs().numDisks();//执行函数tfs时，对象fs肯定会被构造。

};

Directory& tempDir()

{

static Directory td;

return td;

}