对“C++中何时对变量分配存储空间”的思考

一、问题的引入

一直被“C++中变量的存储空间何时分配”困扰。在Visual studio2010中跑了一段代码，通过观察“监视窗口”中变量地址的变化和“内存窗口”，总结出一些自己的理解。

二、简单代码运行时的观察和总结

代码很简单，如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
     int a=0;
     cout << a <<endl;
     int *b = new int();
     int c=1;
     return 0;
}

在“监视窗口”中添加如下变量名：




打开“内存窗口”如下所示：




以下将按照调试（F10）的步骤展示“监视窗口”和“内存窗口”的变化，并提出我的理解。

step1：

当“调试光标”在第5行时（尚未进入函数）：




“监视窗口”如下：




此时仍没有给各变量分配内存空间，原因是“堆栈帧还没有被分配”。

step2:

当“调试光标”在第6行时（执行完第5行，刚进入函数）：




“监视窗口”如下：




对比step1，我们发现，除了*b，其他变量名的值都发生了变化，可以得出如下结论：

在一进入函数时，所有变量的内存空间便分配了，如&a，&b，&c。a=0的显示初始化是在a,b,c内存空间都分配完成后才进行；

尽管*b是没有意义的（没有分配存储空间），但b作为一个指针变量，却是和a,b等普通变量一样分配了内存空间；

注意a的值为-858993460，其16进制表示即为0xcccccccc。也就是说，变量在初始化时每个字节被赋成0xcc。

打开“内存窗口”，查看0x002af890处的内存如下图所示：




从中我们可以得出如下结论：

变量内存空间的分配，是按照往地址减小的方向进行，这可能和“栈的生长方向有关”

step3：

当“调试光标”在第7行时（执行完第6行）：




“监视窗口”如下：




a的值发生了变化

此时，我们再去观察内存0x2af8a8处的内存，如下图红线标注所示，都变为0

step4:

当“调试光标”在第9行时（执行完第7行和第8行）：




“监视窗口”和0x002af89c处的内存如下：







对比step3中的监视窗口，可以发现b和*b的值都发生了变化，可以得出以下结论：

在int*b定义指针时，b指针的值是未定义的（也就是野指针），查看step3中b指针0xcccccccc所指向的内存单元，如下图所示，可以发现是不确定的值，因而对“野指针”的使用时不安全的：


new关键字对指针进行初始化（如内存窗口中红色数字所示），并且会对*b初始化为0，查看b指针0x00364CE8所指向的内存单元，如下图红线标注所示：


观察图片“内存9”中0x002af89c处的内存，可以发现高位字节（0x00）在高地址（0x002AF89F）处，低位字节（0xe8）在低地址（0x002AF89C）处，因而内存中采用“小端法”；

查看&b值0x002AF89c的内存，可以发现其存储0x00364ce8，也就是b指针的值，再查看0x00364ce8的内存单元，可以发现其存储0x00000000，也就是*b的值。

step5：

当“调试光标”在第10行时（执行完第9行）：




“监视窗口”如下




其中只有c的值发生了变化