C++內存分配及字符串賦值

       本文介紹在Ubuntu12.10，g++環境下C++內存分配問題。並由此解釋在用g++編譯時，字符串常量賦值給字符指針類型時提示“warning：deprecated conversion from string constant to 'char *'”警告的原因。

一、C++內存分配

       C++編譯器將應用程序的內存空間分成四個部分，從內存低地址開始依次爲：代碼和常量區（用於存儲只讀的代碼數據和常量值）、全局變量和靜態變量區（用於存儲全局變量和靜態變量）、堆區（用於保存new、malloc申請的內存）、棧區（用於保存函數返回地址、局部變量等）。

我們將用如下代碼來測試我們的假設：

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <malloc.h>

using namespace std;

int quanju;/*全局變量，全局區/靜態區（static）*/
void fun(int f_jubu); /*代碼區*/
int main(void)
{
       int m_jubu;/*棧區（stack）*/
       static int m_jingtai;/*靜態變量，全局區/靜態區（static）*/
       const int conInt = 5;/*main中的局部變量，位於棧區，被const修飾，變量值不可變*/
       static const int sconInt = 6;/*常量，位於常量區*/
       char *m_zifum,*m_zifuc = "hello";/*指針本身位於棧。指向字符串"hello"，位於代碼區/常量區*/
       char* zifuc_hw = "hello world";/*字符串"hello world"，位於常量區*/	
       
       /*正確的賦值方式*/
       char *zif = (char*)malloc(sizeof(char) * 6);
       strcpy(zif, "hello");
       cout<<zif<<endl;
       cout<<m_zifuc<<endl;

       void (*pfun)(int); /*棧區（stack）*/
       int (*pmain)(void);
       pfun=&fun;
       pmain = &main;
       m_zifum = (char *)malloc(sizeof(char)*10);/*指針內容指向分配空間，位於堆區（heap）*/
       pfun(1);
       cout<<"全局變量		:"<<&quanju<<endl;
       cout<<"main靜態變量		:"<<&m_jingtai<<endl;
       cout<<"main字符串常量（hello）	:"<<(void*)m_zifuc<<endl;
       cout<<"main字符串常量（h w）	:"<<(void*)zifuc_hw<<endl;
       cout<<"main局部變量（const修飾）:"<<&conInt<<endl;
       cout<<"main靜態整型常量	:"<<&sconInt<<endl;
       cout<<"fun函數代碼地址		:"<<(void*)pfun<<endl;
       cout<<"main函數代碼地址	:"<<(void*)pmain<<endl;
       cout<<"main字符串（堆分配）	:"<<(void*)m_zifum<<endl;
       cout<<"main函數函數指針變量	:"<<&pfun<<endl;
       cout<<"main局部變量		:"<<&m_jubu<<endl;
       cout<<"main局部變量		:"<<&m_zifuc<<endl;
       cout<<"main局部變量		:"<<&m_zifum<<endl;
       return 0;
}
void fun(int f_jubu)
{
       static int f_jingtai;
       char* f_zifuc = "hello";
       cout<<"fun靜態變量		:"<<&f_jingtai<<endl;/*靜態變量，位於靜態區*/
       cout<<"fun字符串常量（hello）	:"<<(void*)f_zifuc<<endl;/*常量，位於常量區，同main中的“hello”地址相同*/
       cout<<"fun形參變量		:"<<&f_jubu<<endl;/*棧區（stack）,但是與主函數中m_jubu位於不同的棧*/
       cout<<"fun局部變量		:"<<&f_zifuc<<endl;
}

實驗結果：

hello

fun字符串常量（hello） :     0x8048c58

main字符串常量（hello） :  0x8048c58

main字符串常量（hw） :     0x8048c5e

main靜態整型常量 :         0x8048e64

main函數代碼地址 :         0x80487dc

fun函數代碼地址 :           0x8048a73

fun靜態變量 :                 0x804a0f8

main靜態變量 :               0x804a0fc

全局變量 :                      0x804a0f0

main字符串（堆分配） :     0x9ed0008

fun形參變量 :                 0xbfe0e8b0

fun局部變量 :                 0xbfe0e89c

main函數函數指針變量 : 0xbfe0e8d4

main局部變量 :              0xbfe0e8c8

main局部變量 :              0xbfe0e8d0

main局部變量 :              0xbfe0e8cc

main局部變量（const修飾） :0xbfe879d8

二、堆區和棧區的比較

       兩個區的主要區別在於以下幾個方面：

1、管理方式不同；

2、空間大小不同；

3、能否產生碎片不同；

4、生長方向不同；

5、分配方式不同；

6、分配效率不同；    

       棧是一塊連續的內存空間，具有後進先出的特點因此不存在內存碎片，而且計算機底層直接提供支持，分配效率高。無需程序員管理，編譯器會自動申請和釋放。

       堆的管理方式一般是採用鏈表管理可用的內存塊，當用戶申請一塊內存時，系統從可用內存塊中查找一塊滿足要求的內存空間分配給用戶使用；用戶釋放內存後，系統將其回收。因此堆的內存管理需要由程序員來進行，分配效率不如棧。

三、字符串賦值給指針變量的告警

       在用g++作編譯器時，將字符串常量賦值給指針變量將得到“warning：deprecated conversion from string constant to 'char *'”的警告。例如：char*ptrSt = “hello”;

這是因爲將字符指針變量ptrSt指向一個位於常量區的字符串常量“hello”。如果在運行時修改ptrSt指向內存的值，例如：ptrSt[0]= 'j'，將會拋出異常，在linux的g++下，拋出了“Segmentation fault”的異常。

       因此我們在將一個字符串常量賦值給字符指針變量時，應該將該變量限定爲const型，即const char*。如果需要在代碼中修改字符指針指向的變量的值，應該採用如下兩種方式：

chars[] = “hello”;
char*ptrSt = s;

或者

char*ptrSt = (char*)malloc(sizeof(char) * 6);
strcpy(ptrSt,“hello”);

Reference

1.C++內存分配方式詳解——堆、棧、自由存儲區、全局/靜態存儲區和常量存儲區

2.C/C++編程：結合內存分佈圖分析內存問題

3.關於程序設計的內存分配問題

4.關於函數字符數組調用的問題（沒有搞清指針的概念）