全局静态存储区、堆区和栈区深入剖析

在C++中，内存可分为系统数据区，自由存储区，文本区，const数据区，全局静态区，堆区和栈区。其中，系统数据区存放的是系统数据，我们是不能自由访问的，有时候windows系统会突然弹出一个消息框，内容是“内存不能为read”就是错误访问系统数据区的结果；自由存储区用来存放由C延伸而来的malloc()函数所分配的数据；文本区存放着我们的函数代码，我们调用函数时的底层行为就类似于先去操作一个指针，而这个指针就指向函数指令所在的地址，也就是在文本区中；const数据区，顾名思义，就是存放不可修改的数据的内存区域，我们定义的const变量都存放在这里。最后，我们来看全局静态存储区、堆区和栈区。

先来看全局静态存储区，在程序中，由static标号定义的数据都存放在全局静态存储区中，不论是在main()函数之外的定义的全局变量，还是在子函数中定义的局部变量，只要在定义之前有static标号，定义之后就会始终存在于全局静态存储区中。当然，在main()函数之外定义的全局静态变量在任何地方都可以访问，而在子函数中定义的局部静态变量只有在定义该变量的模块中可见。但是也存在这样一种现象：如前边所述，即使在子函数中定义的局部静态变量，其存在形式也是静态的，也就是说，只要在变量定义的语句执行之后，即使在变量不可见的地方，只要对该变量所在的地址取地址解析操作，也是可以获得该变量的值的。比如我们在函数fun()中定义了一个static int a=100;假设该变量的地址是0x0042AD54，我们在main()函数中调用fun()之后，如果对0x0042AD54取地址解析，也是可以得到100的：int* p=(int*)0x0042ad54; int b=*p;这里b被赋值100。由此，我们可以看到，凡是有static定义的变量的生命周期就是整个程序的生命周期，直到程序退出，静态变量所占据的内存才会被释放。

堆存储区的行为类似于静态存储区，当我们在堆上分配内存之后，如果不进行手动的释放，其内存是不会自动释放掉的。但是在JAVA中，有一种叫做垃圾清理的机制可以自动清理堆内存，但是在C++中没有这样的机制。也就是说，在C++中，如果我们分配了堆内存，就必须手动释放它。否则如果我们不停的分配堆内存，但是不对其进行释放，当对内存被耗尽是就会造成程序崩溃。

一般地，用new分配的变量是存放于堆内存中的，但是返回的指针变量是存放在栈中的。当我们在一个子函数中new了一个变量，但是在函数返回时既没有保存new返回的指针，也没有delete时，就会造成内存泄露。如果我们写的是服务器程序，不断地内存泄露所造成的最终结果就是服务器死机。但是在windows、linux以及其他一些成熟的系统中，都有类似于内存保护的机制。系统会给用户程序分配一定的运行所需的内存，同是也会给系统自身的运行保留一部分内存，这部分内存是用户程序所不能访问的。如果我们编写的程序存在内存泄露，当耗尽系统给应用程序分配的内存之后，程序就会停止运行，而不会造成系统的司机。

至于栈内存，也是我们在写程序中用到的最多的情况。程序中定义的每一个临时对象，new所返回的指针，以及递归函数中变量都是存放在栈中的。栈内存是可以自动释放的，当我们在某个模块中定义了一个对象，在该模块结束时，变量所占据的内存就会被系统回收，在定义新的变量时，新的变量就有可能存放在原变量所在的地址上，但是在系统回收栈内存的时候，是不会清空所释放的栈内存中的数据的，只是将栈顶重新调整，并在新数据的到来时将其分配到栈顶。

在C++中，虽然可以自由操作内存，但这种技术就像是一把双刃剑，用好了锋利无比，用不好反而会造成一些自己都不能理解的莫名其妙的结果。深入理解内存的分配方式，对于实际编程是大有助益的。