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深入分析C++中char* str和char str[]的区别

char str[] 和 char *str 的区别

分类: C 167人阅读 评论(0) 收藏 举报
char* get_str(void)  
{  
    char str[] = {"abcd"};  
    return str;  
}  
        char str[] = {"abcd"};定义了一个局部字符数组,尽管是数组,但它是一个局部变量,返回它的地址肯定是一个已经释放了的空间的地址。此函数返回的是内部一个局部字符数组str的地址,且函数调用完毕后 此数组被销毁,所以你返回的指针也就指向一块被销毁的内存,这种写法是错误的。

char* get_str(void)  
{  
    char *str = {"abcd"};  
    return str;  
}  
      char* str = {"abcd"};表示先定义个字符串常量,并将其地址赋给str。 此函数返回的是字符串常量的地址,而像这种字符串都是属于全局的,在编译的时候就已经分配了内存了,只有程序退出的时候才会被销毁,所以返回它的地址是没有问题的,但是你最好返回常量指针,因为你不能去改变字符串常量的值。

char *a = "Hello";  char a[] = "Hello";  存储方式不一样,前者当做常量来存储,后者就是普通的数组啦。  
1. 如果你尝试在程序中动态地修改前者的内容,那么就会产生程序异常;而后者不会。  
2. 如果有定义如下:  
      char *a1 = "Hello1";  char *a2 = "Hello1";  char a3[] = "Hello2";  char a4[] = "Hello2";  
     那么在存储上,"Hello1"字符串只会有一份拷贝,a1和a2指向同一个位置;  "Hello2"则有两份拷贝,分别存在不同的位置,a3、a4地址也各不相同。

前段时间去阿里云实习生笔试,考了一道要求用递归实现字符串反转的问题:输入char* str="abcedf",打印输出"fedcba"。

我在VS2008平台上编写例程如下:

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];  // 保留最后一个字符
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 }

编译程序无错误,当运行到str[len-1] = '\0';时出现如下错误:Reverse1.exe 中的 0x0139140a 处未处理的异常: 0xC0000005: 写入位置 0x01395741 时发生访问冲突。

我一直疑惑这个问题,最后找到了解决方法:

char str[]="abcdef",这个数组的存储空间是在栈中开辟的,也就是说它的每个元素一次为'a','b','c','\0',将这几个值复制到str的位置中。

对于char *str="abcdef",str指向的是静态存储区,"abcdef"是位于常量区的,指针str只是指向了这个位置。注意:它与上面的复制不是一回事。既然位于常量区,那么这些值就不能被修改。而上面数组中,要注意的是把字符复制到数组的元素中,那么就是可以被任意修改的。

所以将程序中的char *str="abcdef"改为char str[]="abcdef",运行便正确了~

更进一步地引出内存分配的概念:

首先要高清楚编译程序占用的内存分区形式:

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。

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

这是网上找的例程,非常详细:

View Code
 1 //main.cpp
 2 int a=0;    //全局初始化区
 3 char *p1; //全局未初始化区
 4 main()
 5 {
 6     int b;                  //
 7     char s[]="abc";  //
 8     char *p2;           //
 9     char *p3="123456";   //123456\0在常量区,p3在栈上。
10     static int c=0;     //全局(静态)初始化区
11     p1 = (char*)malloc(10);
12     p2 = (char*)malloc(20);   //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
13     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。
14 }

二、堆和栈的理论知识

1、申请方式

stack:由系统自动分配,例如声明在函数中的一个局部变量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中用malloc函数:p1=(char*)malloc(10);在C++中用new运算符:p2=new char[10]。注意p1、p2本身是在栈中的。

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。

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。

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,它不是在堆,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。

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。

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。

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。













posted on 2013-09-18 10:31 ** 阅读(188) 评论(0)  编辑  收藏


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