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          深入分析C++中char* str和char str[]的區別

          char str[] 和 char *str 的區別

          分類: C 167人閱讀 評論(0) 收藏 舉報
          char* get_str(void)  
          {  
              char str[] = {"abcd"};  
              return str;  
          }  
                  char str[] = {"abcd"};定義了一個局部字符數組,盡管是數組,但它是一個局部變量,返回它的地址肯定是一個已經釋放了的空間的地址。此函數返回的是內部一個局部字符數組str的地址,且函數調用完畢后 此數組被銷毀,所以你返回的指針也就指向一塊被銷毀的內存,這種寫法是錯誤的。

          char* get_str(void)  
          {  
              char *str = {"abcd"};  
              return str;  
          }  
                char* str = {"abcd"};表示先定義個字符串常量,并將其地址賦給str。 此函數返回的是字符串常量的地址,而像這種字符串都是屬于全局的,在編譯的時候就已經分配了內存了,只有程序退出的時候才會被銷毀,所以返回它的地址是沒有問題的,但是你最好返回常量指針,因為你不能去改變字符串常量的值。

          char *a = "Hello";  char a[] = "Hello";  存儲方式不一樣,前者當做常量來存儲,后者就是普通的數組啦。  
          1. 如果你嘗試在程序中動態地修改前者的內容,那么就會產生程序異常;而后者不會。  
          2. 如果有定義如下:  
                char *a1 = "Hello1";  char *a2 = "Hello1";  char a3[] = "Hello2";  char a4[] = "Hello2";  
               那么在存儲上,"Hello1"字符串只會有一份拷貝,a1和a2指向同一個位置;  "Hello2"則有兩份拷貝,分別存在不同的位置,a3、a4地址也各不相同。

          前段時間去阿里云實習生筆試,考了一道要求用遞歸實現字符串反轉的問題:輸入char* str="abcedf",打印輸出"fedcba"。

          我在VS2008平臺上編寫例程如下:

          View Code
           1 #include "stdafx.h"
           2 #include <string.h>
           3 
           4 char* reverse(char* str)
           5 {
           6     int len = strlen(str);
           7     if (len <= 1)
           8     {
           9         return str;
          10     }
          11     char lastData = str[len-1];  // 保留最后一個字符
          12     str[len-1] = '\0';
          13     reverse(str+1);
          14     str[len-1] = str[0];
          15     str[0] = lastData;
          16     return str;
          17 }
          18 
          19 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
          20 {
          21     char* str="abcdef";
          22     printf("%s\n",reverse(str));
          23     return 0;
          24 }

          編譯程序無錯誤,當運行到str[len-1] = '\0';時出現如下錯誤:Reverse1.exe 中的 0x0139140a 處未處理的異常: 0xC0000005: 寫入位置 0x01395741 時發生訪問沖突。

          我一直疑惑這個問題,最后找到了解決方法:

          char str[]="abcdef",這個數組的存儲空間是在棧中開辟的,也就是說它的每個元素一次為'a','b','c','\0',將這幾個值復制到str的位置中。

          對于char *str="abcdef",str指向的是靜態存儲區,"abcdef"是位于常量區的,指針str只是指向了這個位置。注意:它與上面的復制不是一回事。既然位于常量區,那么這些值就不能被修改。而上面數組中,要注意的是把字符復制到數組的元素中,那么就是可以被任意修改的。

          所以將程序中的char *str="abcdef"改為char str[]="abcdef",運行便正確了~

          更進一步地引出內存分配的概念:

          首先要高清楚編譯程序占用的內存分區形式:

          一、預備知識----程序的內存分配

          一個由C/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分

          1、棧區(stack):由編譯器自動分配釋放,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似于數據結構中的棧。

          2、堆區(heap):一般由程序員分配釋放,若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似于鏈表。

          3、全局區(靜態區)(static):全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域;未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。程序結束后由系統釋放。

          4、文字常量區:常量字符串就是放在這里的。程序結束后由系統釋放。

          5、程序代碼區

          這是網上找的例程,非常詳細:

          View Code
           1 //main.cpp
           2 int a=0;    //全局初始化區
           3 char *p1; //全局未初始化區
           4 main()
           5 {
           6     int b;                  //
           7     char s[]="abc";  //
           8     char *p2;           //
           9     char *p3="123456";   //123456\0在常量區,p3在棧上。
          10     static int c=0;     //全局(靜態)初始化區
          11     p1 = (char*)malloc(10);
          12     p2 = (char*)malloc(20);   //分配得來得10和20字節的區域就在堆區。
          13     strcpy(p1,"123456");   //123456\0放在常量區,編譯器可能會將它與p3所向"123456"優化成一個地方。
          14 }

          二、堆和棧的理論知識

          1、申請方式

          stack:由系統自動分配,例如聲明在函數中的一個局部變量int b;系統自動在棧中為b開辟空間。

          heap:需要程序員自己申請,并指明大小,在C中用malloc函數:p1=(char*)malloc(10);在C++中用new運算符:p2=new char[10]。注意p1、p2本身是在棧中的。

          2、申請后系統的響應

          棧:只要棧的剩余空間大于所申請空間,系統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。

          堆:首先應該知道操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點,然后將該結點從空閑結點鏈表中刪除,并將該結點的空間分配給程序,另外,對于大多數系統,會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣,代碼中的delete語句才能正確的釋放本內存空間。另外,由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小,系統會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

          3、申請大小的限制

          棧:在Windows下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在WINDOWS下,棧的大小是2M(也有的說是1M,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩余空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。

          堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由于系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

          4、申請效率的比較

          棧:由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。

          堆:是由new分配的內存,一般速度比較慢,而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便.
          另外,在WINDOWS下,最好的方式是用Virtual Alloc分配內存,它不是在堆,也不是在棧,而是直接在進程的地址空間中保留一塊內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。

          5、堆和棧中的存儲內容

          棧:在函數調用時,第一個進棧的是主函數后的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然后是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。當本次函數調用結束后,局部變量先出棧,然后是參數,最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續運行。

          堆:一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容由程序員安排。

          6、存取效率的比較

          char s1[]="aaaaaaaaaaaaaaa";
          char *s2="bbbbbbbbbbbbbbbbb";
          aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的;而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的;但是,在以后的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。

          7、小結

          堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出:
          使用棧就象我們去飯館里吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。
          使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。













          posted on 2013-09-18 10:31 ** 閱讀(190) 評論(0)  編輯  收藏


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