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          c++中char * 和 char []的區別

          Posted on 2006-10-16 19:06 Coolfiry 閱讀(1150) 評論(2)  編輯  收藏 所屬分類: C/C++

          問題引入:
          在實習過程中發現了一個以前一直默認的錯誤,同樣char *c = "abc"和char c[]="abc",前者改變其內

          容程序是會崩潰的,而后者完全正確。
          程序演示:
          測試環境Devc++
          代碼
          #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();
          }??
          運行結果
          2293628 4199056 abc
          2293624 2293624 abc
          2293620 4199056 abc

          參考資料:
          首先要搞清楚編譯程序占用的內存的分區形式:
          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,呵呵。
          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
          這是一個前輩寫的,非常詳細
          //main.cpp
          ? int a=0;??? //全局初始化區
          ? char *p1;?? //全局未初始化區
          ? main()
          ? {
          ?? int b;棧
          ?? char s[]="abc";?? //棧
          ?? char *p2;???????? //棧
          ?? char *p3="123456";?? //123456\0在常量區,p3在棧上。
          ?? static int c=0;?? //全局(靜態)初始化區
          ?? p1 = (char*)malloc(10);
          ?? p2 = (char*)malloc(20);?? //分配得來得10和20字節的區域就在堆區。
          ?? 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。
          }
          二、堆和棧的理論知識
          2.1申請方式
          stack:
          由系統自動分配。例如,聲明在函數中一個局部變量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malloc函數
          如p1=(char*)malloc(10);
          在C++中用new運算符
          如p2=(char*)malloc(10);
          但是注意p1、p2本身是在棧中的。
          2.2
          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。
          2.3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。
          2.4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,他不是在堆,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。
          2.5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中后的下一條指令(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。
          2.6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。
          比如:
          #include
          voidmain()
          {
          char a=1;
          char c[]="1234567890";
          char *p="1234567890";
          a = c[1];
          a = p[1];
          return;
          }
          對應的匯編代碼
          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
          第一種在讀取時直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指針值讀到edx中,在根據

          edx讀取字符,顯然慢了。
          2.7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。

          自我總結:
          char *c1 = "abc";實際上先是在文字常量區分配了一塊內存放"abc",然后在棧上分配一地址給c1并指向

          這塊地址,然后改變常量"abc"自然會崩潰

          然而char c2[] = "abc",實際上abc分配內存的地方和上者并不一樣,可以從
          4199056
          2293624 看出,完全是兩塊地方,推斷4199056處于常量區,而2293624處于棧區

          2293628
          2293624
          2293620 這段輸出看出三個指針分配的區域為棧區,而且是從高地址到低地址

          2293620 4199056 abc 看出編譯器將c3優化指向常量區的"abc"


          繼續思考:
          代碼:
          #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();
          }??
          輸出:
          2293628 4199056 abc
          2293624 2293624 abc
          2293620 4012976 gbc
          寫成注釋那樣,后面改動就會崩潰
          可見strcpy(c3,"abc");abc是另一塊地方分配的,而且可以改變,和上面的參考文檔說法有些不一定,

          而且我不能斷定4012976是哪個區的,可能要通過算區的長度,希望高人繼續深入解釋,謝謝
          ?

          Feedback

          # re: c++中char * 和 char []的區別   回復  更多評論   

          2008-10-14 00:54 by n8384.cn
          轉載了你這篇文章的部分哦。我覺得應該是動態分配的問題,對于c1是就如你說的是不能改變其中abc的值,對于c2是可以改變,而對于c3的那條其實可以寫成char *c3;//=(char*)malloc(3);
          c3=(char*)malloc(3);
          這樣就與char *c3=(char*)malloc(3);是沒區別的,效果一樣,這樣就和參考資料中說明的堆和棧差不多了。

          自己也沒怎么弄懂。

          # re: c++中char * 和 char []的區別 [未登錄]  回復  更多評論   

          2008-12-11 23:06 by Matthew
          最后一個問題有什么疑問嗎?看起來c3就是在堆上分配的,4012976就是堆上的地址吧。
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