變量的生存期和存儲分配

1.變量的生存期　

　變量是內存空間的一種抽象，程序中定義的每一個變量在運行時都有與之對應的內存空間。

　　C++把變量佔有的內存空間的時間段稱爲生存期，分爲三類：靜態生存期、動態生存期、自動生存期。

• 全局變量具備靜態生存期；
• 局部變量和函數的參數通常具備自動生存期；
• 對於具備動態生存期的變量，其內存空間通常用new操做分配，用delete操做收回，這樣的變量稱爲動態變量，動態變量具備動態生存期。

　　定義局部變量時，能夠加上存儲類型修飾符：auto、static或register來顯式地指出他們的生存週期。

• 局部變量的默認存儲類型爲auto；
• 定義static存儲類型的局部變量具備靜態生存期；
• 定義register存儲類的局部變量也具備自動生存期，與auto存儲類的局部變量的區別在於register是建議編譯程序將相應的局部變量的空間分配在CPU的存儲器中，目的是提升對局部變量的訪問效率，固然，register類型的局部變量的存儲空間也能夠在CPU的寄存器中，或者內存中。

　　在C++程序中，定義的一個變量若是沒有初始化，對於具備靜態生存期的變量（全局變量、static存儲類的局部變量），程序會隱式地自動把他們按位模式初始化爲0；對於其餘變量，編譯程序不會初始化，初始值爲內存空間已有的值，具備不肯定性。

2.做用

• 自動的局部變量起到節省內存空間的做用，當包含auto存儲類的局部變量的函數調用結束後，其中的自動局部變量的內存就被收回了。
• static存儲類的局部變量的做用是，能在函數調用時得到上一次調用結束時該局部變量的值，即能在函數屢次調用之間得以保留。

特別注意的是，static存儲類的局部變量若是在定義中初始化，則該初始化只在函數第一次調用時進行，後面的調用中再也不初始化，它的值爲上一次調用結束時的值，受函數封裝的保護。

3.存儲的分配　　

　　當一個程序運行時，操做系統會爲其分配一個內存空間，包括四個部分：靜態數據區（static data）、代碼區（code）、棧區（stack）和堆區（heap，或稱自由存儲區，free store），以下圖所示（不一樣操做系統的順序會不一樣）。

　　在程序的內存空間中：

• 靜態數據區用於全局變量、static存儲類的局部變量以及變量的內存分配；
• 代碼區用於存放程序的指令，對於C++，代碼區存放的是全部函數的代碼；
• 棧區用於auto存儲類的局部變量、函數的參數，及函數調用時的有關信息（如函數的返回地址等）的內存分配；
• 堆區用於動態變量的內存分配

 　　靜態數據區和代碼區的大小是固定的，而棧區和堆區的大小將會隨着程序的運行不斷變化，不過，操做系統對於程序的棧區和堆區的最大值有必定的限制。

4.基於棧的函數調用的實現

　　函數調用是經過棧來實現的，棧是一種元素個數可變的線性數據結構。其元素的增長和減小隻能在某一端進行。

1. 在C++函數調用時，調用者在棧中爲形參和函數返回地址分配空間，並將函數中實參的值和調用後的返回地址放入所分配的棧空間中；
2. 函數調用中，被調用的函數在棧中爲自動存儲類的局部變量分配空間，並從棧中（經過形參）得到調用者提供的數據（實參的值）；
3. 函數調用後，被調用者釋放局部變量的棧空間，並根據棧空間的返回地址返回到調用點（存儲返回地址的棧空間將被釋放）；
4. 調用者釋放形參佔用的的棧空間，而後繼續執行調用以後的操做。

堆棧順序：形參->函數返回地址->函數內的auto局部變量