C++相关概念和易错语法（9）（变量的存储、new和delete混用分析）

1.变量的存储

当我们运行代码时，相关的变量、函数都暂存在内存的不同区域，接下来我就分析一下易错的几种情况：

（1）局部变量：

a.仅static修饰

单独有static修饰（无const）的变量，存放在静态区。但是我们要清楚这指的是static修饰的变量，而不是static修饰的函数！static修饰的函数只会改变它的链接属性，而不会改变它的存储位置。static函数和普通函数一样都存到栈区。

b.const修饰

首先我们先来分析字符串常量是存储在哪的，以及当我们使用指针来访问时指针又存在哪。

如果我们使用数组的形式来存储呢？

我们会发现，现在p、q数组又是在栈上了，这是为什么呢？

这是数组，那么对于其他变量，当有const修饰的时候如何存储呢？

c.static和const同时修饰

这个可以说是一种比较特殊的情况，变量具有static和const两种属性，那么这种变量既可以存在常量区，也可以存在静态区，这一点取决于编译器，我们可以去验证我们编译器的选择。

注意这张图，以栈为例，先定义的变量地址高，后定义的地址低，对于数组而言下标由小到大，对应的数据是由低地址往高地址存

当然也可以存到静态区，两种处理都合理。

d.无修饰

不考虑堆区的情况下，无修饰变量都是存储在栈区的。

其中着重理解常量字符串的存储。首先如果用指针来管理常量字符串肯定是行不通的，因为这涉及到了权限的放大，我们只有用数组来管理。如char arr[10] = "Hello"，但这样存储逻辑又是怎样的呢？

注意数组是开辟了空间的，会发生复制操作，就算是常量字符串储存在代码段，也要拷贝过来。拷贝就不会涉及权限放大的问题了。

（2）全局变量：

a.无修饰和仅static修饰

都是存放在静态区

b.const修饰

c.const和static同时修饰

分析和上面相似，这种情况要取决于编译器的选择，都合理，没必要纠结。

（3）堆区

只要涉及主动内存开辟，new或malloc等，则都是在堆区存数据的（不管全局或局部，有没有const、static修饰），这个最好判断

2.new和delete的配套问题

当我们使用C++的操作符new、new[]、delete、delete[]时我们一定要配套使用，最好不要和malloc、free混用，下面分析原因：

（1）当使用内置类型及内置类型的数组时，混用不会有任何影响。

（2）当使用类的时候就要注意规避混用了，因为在数据存储上有了不同之处。

当我们创建类的数组时，使用new[]，因为使用它可以在开辟空间的时候调用构造函数，而其它开辟空间的方式就没有这个功能。

在这里我们要注意new[]本质是去调用operator new[]，operator new[]去调用operator new，operator new去调用malloc，从上面看出不能用operator new[]去替换new[]（更不用说operator new和malloc），两者有着功能上显著的区别。

delete[]本质是去调用operator delete[]，operator delete[]去调用operator delete，operator delete去调用free，那么delete[]是否能被替换呢？

很显然，delete[]也有着独特的功能，没有办法被替换，这个功能就是自动调用析构函数，这和new[]相呼应。但是和上面的new[]不同，这里直接报错了，一定还有什么特性导致了这一结果。

我们先来看new[]后的数组的大小

我们发现开辟空间的大小是44，具体内存情况如下

我们发现如果这个时候直接去调用operator delete[]、operator delete、delete、free就会导致释放的内存起始位置发生了位移，这就会导致报错，而delete[]就会先从前4个字节开始，先读取个数，然后释放空间时按照元素个数去调用它们的析构函数，这点非常关键，这也是为什么会多出来这4个字节的原因。

如果类没有显式实现析构函数，那么就意味着不会多开辟那4个字节，也就不会报错，这个时候混用不会导致程序崩溃。

但是这样使用会导致无法正常调用析构函数，在有主动开辟内存时会导致内存泄漏，不要使用。

（3）总结：

a.new、delete会主动调用自定义类型的构造和析构函数，也可以初始化，这是malloc无法替代的

new、delete本质是调用构造（析构）+operator new（delete）全局函数，operator new（delete）本质是去调用malloc（free），对于operator new（delete）函数传的参数和malloc（free）一样

b、new[]、delete[]会主动调用自定义类型每个元素的构造和析构函数，也可以初始化，这是malloc无法替代的

new[]、delete[]本质是调用每个元素的构造（析构）+operator new[]（delete[]）全局函数，operator new[]（delete[]）会算好要开辟（回收）空间的大小，再去调用operator new（delete），operator new（delete）本质是去调用malloc（free），对于operator new（delete）函数传的参数和malloc（free）一样

c、有且仅有在使用new[]并且对象是自定义类型时才会多开辟4个字节存储个数，只有delete[]才会尝试读取前4个字节找到个数。delete[]不会一定去读前4个字节，它会自动识别的。