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C++存儲持續性生命周期原理解析_C 語言

作者:碼小方 ? 更新時間: 2023-02-09 編程語言

存儲持續性(生命周期)

課堂上都講過,變量有生命周期和作用域,類似的在C++中也有存儲持續性與連接性的概念。什么是自動變量,什么是靜態變量,什么是全局變量?本文就來解答一下。

存儲持續性說的就是數據在內存中保留的時間。

先來看看下面這段代碼是否有問題?

*int getInt() {
  int a = 1;
  return &a;
}

我們知道函數調用和返回在內存中對應入棧出棧的過程。這個函數將函數內部創建的自動變量a的指針作為返回值返回,變量a分配在棧中,當函數返回,這塊內存空間出棧被回收,導致返回的指針也就成了懸掛指針,指向了一塊不屬于它的地址。

在Go等一些語言中,這樣的代碼沒有問題,這是因為逃逸機制,在函數返回時可以將棧上的變量a逃逸到堆上。但C++沒有逃逸機制,因此函數返回時,a的內存空間被回收,返回的指針也就成了懸掛指針,指向了一塊不屬于它的地址。

聽上去有了逃逸機制,就不需要考慮這類問題,為什么C++沒有呢?凡事都有代價,有逃逸機制就需要有垃圾回收,而垃圾回收不僅復雜,更是會占用程序運行時間。而C++選擇犧牲開發的便利性,以獲得更高的運行時性能。

事實上,如果想實現這樣的功能,在C++中也可以使用智能指針來實現。一些語言中可以無腦使用的功能,在C++中需要一些學習門檻,這也是為什么有些語言學習曲線陡峭了。但相對應的,學習曲線陡峭也是在逼著我們程序員去學習更底層原理的知識,只有足夠了解它才能駕馭它,也是這類語言的魅力所在。

C++中的存儲持續性有4類

  • 自動存儲持續性
  • 靜態存儲持續性
  • 動態存儲持續性
  • 線程存儲持續性 (C++11新增,本文不討論)

自動存儲持續性

上例的代碼中就說明了自動存儲持續性的特點:在函數或代碼塊內聲明的變量,在離開代碼塊之后,其內存會被回收。

自動變量不會進行自動初始化,如果沒有顯示初始化,那么聲明后的變量內容可能是隨機值。

自動變量存儲在棧中。

靜態存儲持續性

靜態變量可以在程序運行期間一直保持在內存中,即便它在函數或代碼塊中聲明。而且,所有靜態變量都是在程序開始運行時就進入內存了,并不需要實際執行到變量聲明處。

靜態變量存儲在靜態存儲區。

那么如何聲明靜態變量呢?

你一定脫口而出 “static”。這并不準確。

  • 如果變量在代碼塊中聲明,那么加上static則聲明為靜態
  • 如果變量在代碼塊外聲明,則無論有沒有static,都是靜態變量。這時如果加static,則static則有另外的含義,表示鏈接性為內部。

靜態變量默認會初始化有兩類:靜態初始化和動態初始化。靜態初始化又包括零初始化和常量表達式初始化。

  • 零初始化:靜態變量默認會進行零初始化
  • 常量表達式初始化:在編譯期初始化
  • 動態初始化:無法在編譯期初始化,則會在編譯后初始化??赡艿脑虬ǎ罕磉_式包含動態變量,需要調用其他文件的函數所以必須等鏈接后執行。

動態存儲持續性

動態是指用 new 分配的存儲空間,它從new語句執行,到delete語句執行,期間一直在內存中。它存儲在堆內存中。

但并不存在“動態變量”,只是將動態分配的地址賦給一個指針變量。指針本身有他的內存空間,但指針的內存被回收,并不會導致new分配的空間被回收。因此,使用new來申請的內存空間一定要用delete刪除。

原文鏈接:https://juejin.cn/post/7107997169595973646

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