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c++中char * 和 char []的区别

时间:2009-09-21 00:00 点击:440次 字体:[ ]




    问题引入:

    在实习过程中发现了一个以前一直默认的错误,同样char *c = "abc"和char c[]="abc",前者改变其内

    容程序是会崩溃的,而后者完全正确。

    程序演示:

    测试环境Devc++

    代码

 #include <iostream>
using namespace std;

main()
{
   char *c1 = "abc";
   char c2[] = "abc";
   char *c3 = ( char* )malloc(3);
   c3 = "abc";
   printf("%d %d %s\n",&c1,c1,c1);
   printf("%d %d %s\n",&c2,c2,c2);
   printf("%d %d %s\n",&c3,c3,c3);
   getchar();
}

    运行结果

    2293628 4199056 abc

    2293624 2293624 abc

    2293620 4199056 abc

    参考资料:

    首先要搞清楚编译程序占用的内存的分区形式:

    一、预备知识—程序的内存分配

    一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分

    1、栈区(stack)—由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于

    数据结构中的栈。

    2、堆区(heap)—一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。

    3、全局区(静态区)(static)—全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。

    4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。

    5、程序代码区

    这是一个前辈写的,非常详细

 //main.cpp
  int a=0;    //全局初始化区
  char *p1;   //全局未初始化区
  main()
  {
   int b;栈
   char s[]="abc";   //栈
   char *p2;         //栈
   char *p3="123456";   //123456\0在常量区,p3在栈上。
   static int c=0;   //全局(静态)初始化区
   p1 = (char*)malloc(10);
   p2 = (char*)malloc(20);   //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
   strcpy(p1,"123456");   //123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所向"123456"优化成一个

地方。
}

    二、堆和栈的理论知识

    2.1申请方式

    stack:

    由系统自动分配。例如,声明在函数中一个局部变量int b;系统自动在栈中为b开辟空间

    heap:

    需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数

    如p1=(char*)malloc(10);

    在C++中用new运算符

    如p2=(char*)malloc(10);

    但是注意p1、p2本身是在栈中的。

    2.2 申请后系统的响应

    栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。

    堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将

    该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正

    好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

    2.3申请大小的限制

    栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地

    址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译

    时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow.因此,能从栈获得的空间

    较小。

    堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地

    址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的

    虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。

    2.4申请效率的比较:

    栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

    堆:是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便。

    另外,在WINDOWS下,最好的方式是用Virtual Alloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈,而是直接在进

    程的地址空间中保留一块内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。

    2.5堆和栈中的存储内容

    栈:在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的

    地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变

    量。注意静态变量是不入栈的。

    当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主

    函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。

    堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。

    2.6存取效率的比较

    char s1[]="aaaaaaaaaaaaaaa";

    char *s2="bbbbbbbbbbbbbbbbb";

    aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;

    而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;

    但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。

    比如:

 #include
voidmain()
{
char a=1;
char c[]="1234567890";
char *p="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}

    对应的汇编代码

    10:a=c[1];

    004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh]

    0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl

    11:a=p[1];

    0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h]

    004010708A4201moval,byteptr[edx+1]

    004010738845FCmovbyteptr[ebp-4],al

    第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指针值读到edx中,在根据

    edx读取字符,显然慢了。

    2.7小结:

    堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:

    使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。

    使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。

    自我总结:

    char *c1 = "abc";实际上先是在文字常量区分配了一块内存放"abc",然后在栈上分配一地址给c1并指向

    这块地址,然后改变常量"abc"自然会崩溃

    然而char c2[] = "abc",实际上abc分配内存的地方和上者并不一样,可以从

    4199056

    2293624 看出,完全是两块地方,推断4199056处于常量区,而2293624处于栈区

    2293628

    2293624

    2293620 这段输出看出三个指针分配的区域为栈区,而且是从高地址到低地址

    2293620 4199056 abc 看出编译器将c3优化指向常量区的"abc"

    继续思考:

    代码:

 include <iostream>
using namespace std;

main()
{
   char *c1 = "abc";
   char c2[] = "abc";
   char *c3 = ( char* )malloc(3);
   //  *c3 = "abc" //error
   strcpy(c3,"abc");
   c3[0] = 'g';
   printf("%d %d %s\n",&c1,c1,c1);
   printf("%d %d %s\n",&c2,c2,c2);
   printf("%d %d %s\n",&c3,c3,c3);
   getchar();
}

    输出:

    2293628 4199056 abc

    2293624 2293624 abc

    2293620 4012976 gbc

    写成注释那样,后面改动就会崩溃

    可见strcpy(c3,"abc");abc是另一块地方分配的,而且可以改变,和上面的参考文档说法有些不一定,

    而且我不能断定4012976是哪个区的,可能要通过算区的长度,希望高人继续深入解释,谢谢



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标签: char
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