C 字串指標與字串陣列

2022-07-18 09:06:13 字數 3818 閱讀 1189

在做面試100題中第21題時,發現char *astr="abcdefghijk\0";和char astr=;有點區別,以前一直以為是一樣的,但是在該程式中採用字串指標執行一直出錯。後來在網上查查,果然發現大大的不同。

分析:當你需要修改字串時,採用指標指向該字串編譯通過但是執行出錯,而採用字串陣列時不會出現這樣的問題。我們知道計算機有堆疊空間供程式設計人員使用,第一行,astr為棧上分配的乙個指標,而右邊在堆上分配的字串常量,常量是不能修改的,如果修改會報錯。而第二行均為棧上分配的,分配乙個指標,和乙個11位元組的記憶體,都可以修改。

實驗驗證:我們利用一段程式來驗證上述分析是否正確。

#include

using namespace std;

int main()

執行結果為:

2293628 4199056 abc

2293624 2293624 abc

2293620 4199056 abc

從結果中我們知道,指標c1的位址和c1指向的字串位址相差很遠,不在一起,而第二行指標c2的位址和c2指向的字串位址很近,說明在一起,c3同理分析。由此我們推斷出兩條資訊:

1、  低位的記憶體是供棧使用,高位的記憶體是供堆使用。

2、  之前分析是正確的,c2陣列和記憶體都在棧上,而c1指向的字串是在堆上,並且該字串是常量,因為c1和c3指向的字串位址相同。

1、預備知識-程式的記憶體分配

乙個由c/c++編譯的程式占用的記憶體分為以下幾個部分:

1.1、棧區(stack)-由編譯器自動分配釋放,存放函式的引數值,區域性變數的值等。其操作方式類似於資料結構中的棧。

1.2、堆區(heap)-一般由程式設計師分配釋放,若程式設計師不釋放,程式結束時可能由os**。注意它與資料結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鍊錶。

1.3、全域性區(靜態區)(static)-全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的,初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域,未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。程式結束後由系統釋放。

1.4、文字常量區-常量字串就是放在這裡的。程式結束後由系統釋放。

1.5、程式**區(該段**詳細講述分配的堆疊,十分有用)

int a=0; //全域性初始化區

char *p1; //全域性未初始化區

main()

2、堆和棧的理論知識

2.1、申請方式

stack:

由系統自動分配。例如,宣告在函式中乙個區域性變數int b;系統自動在棧中為b開闢空間

heap:

需要程式設計師自己申請,並指明大小,在c中malloc函式,如p1=(char*)malloc(10);

在c++中用new運算子,如p2=(char*)malloc(10);

但是注意p1、p2指標本身是在棧中的。

2.2、申請後系統的響應

棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統將為程式提供記憶體,否則將報異常提示棧溢位。

堆:首先應該知道作業系統有乙個記錄空閒記憶體位址的鍊錶,當系統收到程式的申請時,

會遍歷該鍊錶,尋找第乙個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閒結點鍊錶中刪除,並將該結點的空間分配給程式,另外,對於大多數系統,會在這塊記憶體空間中的首位址處記錄本次分配的大小,這樣,**中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒鍊錶中。

2.3、申請大小的限制

棧:在windows下,棧是向低位址擴充套件的資料結構,是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是棧頂的位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,總之是乙個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。

堆:堆是向高位址擴充套件的資料結構,是不連續的記憶體區域。這是由於系統是用鍊錶來儲存的空閒記憶體位址的,自然是不連續的,而鍊錶的遍歷方向是由低位址向高位址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬記憶體。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。但程式設計師是無法控制的。

堆:是由new分配的記憶體,一般速度比較慢,而且容易產生記憶體碎片,不過用起來最方便.

tip:在windows下,最好的方式是用virtual alloc分配記憶體,他不是在堆,也不是在棧,而是直接在程序的位址空間中保留一塊記憶體,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。

2.5、堆和棧中的儲存內容

棧:在函式呼叫時,第乙個進棧的是主函式中後的下一條指令(函式呼叫語句的下一條可執行語句)的位址,然後是函式的各個引數,在大多數的c編譯器中,引數是由右往左入棧的,然後是函式中的區域性變數。注意靜態變數是不入棧的。當本次函式呼叫結束後,區域性變數先出棧,然後是引數,最後棧頂指標指向最開始存的位址,也就是主函式中的下一條指令,程式由該點繼續執行。

堆:一般是在堆的頭部用乙個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容由程式設計師安排。

2.6、訪問效率的比較

char s1="aaaaaaaaaaaaaaa";

char *s2="bbbbbbbbbbbbbbbbb";

aaaaaaaaaaa是在執行時刻賦值的;

而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的;

但是,在以後的訪問中,在棧上的陣列比指標所指向的字串(例如堆)快。

比如:#include

voidmain()

對應的彙編**

10:a=c[1];

004010678a4df1 mov cl, byte ptr[ebp-0fh]

0040106a884dfc mov byte ptr[ebp-4], cl

11:a=p[1];

0040106d8b55ec mov edx, dword ptr [ebp-14h]

004010708a4201 mov al, byte ptr[edx+1]

004010738845fc mov byte ptr[ebp-4], al

第一種在讀取時直接就把字串中的元素讀到暫存器cl中,而第二種則要先把指標值讀到edx中,在根據edx讀取字元,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裡吃飯,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餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。

此外,如果char *as=new char[11],此時表示as在棧上分配一位元組指標,而右邊在堆上分配11位元組的位址,然後strcpy(as,"abcdefghijk");編譯通過不能正確執行。

#include

using namespace std;

main()

寫成注釋那樣,後面改動就會崩潰

可見strcpy(c3,"abc");abc是另一塊地方分配的,而且可以改變,和上面的參考文件說法有些不一定。

說明:以上是原文的例子和解釋。我覺得有些問題需要提到。首先,注釋那寫法就不對,右邊是個字串,左邊是個指向char的指標,不應該這樣賦值,可以為該指標賦予乙個char,或者該指標指向陣列,即c3 = "abc"。至於最後一句「abc是另一塊地方分配的,而且可以改變,和上面的參考文件說法有些不一定」,這句話後半句同意,因為我也感覺1.5小節最後一行**注釋有問題。因為你malloc了就分配乙個記憶體,這個記憶體由c3指向,如果你寫成c3 = "abc"又讓c3指向」abc」,這樣會造成記憶體洩露。而那句話前半句 「abc是另一塊地方分配的」這個不同意,因為字面值常量還是沒變,所有是同乙個記憶體,只是把該字面值常量的記憶體copy給c3指向的記憶體塊。以上只為個人想法,如有錯誤請指正。

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