C++知識點總結（三）
19.C++記憶體分割槽
C++中的記憶體分割槽，分別是堆、棧、全域性/靜態儲存區、常量儲存區和程式碼區，如下圖所示：
每個區域的含義如下：
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棧：儲存函式引數和區域性變數，函式執行結束時自動釋放，效率較高。
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堆：堆是程式中預留的一塊記憶體空間，由程式設計師自己管理，需要手動申請和釋放，空間較大，但是操作不當會出現記憶體洩露和記憶體碎片。
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全域性/靜態儲存區：分為.bss和.data兩個區域，其中.bss儲存未初始化的全域性變數和靜態變數，.data儲存已經初始化的全域性變數和靜態變數。
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常量儲存區：儲存常量，不允許修改。
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程式碼區：存放程式的二進位制程式碼。
20.記憶體對齊
20.1 記憶體對齊的概念
1.記憶體對齊規則
記憶體對齊：不同型別的資料在記憶體中按照一定的規則排列，而不一定是順序的一個接一個的排列。
記憶體對齊規則：
結構體中，每個變數相對於起始位置的偏移量必須是該變數型別大小的整數倍，不是整數倍空出記憶體，直到偏移量是整數倍為止。第一個成員起始於0偏移處，結構體總長度必須為裡面變數型別最大值的整數倍。
#pragma pack能夠改變編譯器的預設記憶體對齊方式，方式為：#pragma pack(n)（n為數字）
添加了#pragma pack(n)後規則就變成了下面這樣：
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偏移量要是n和當前變數大小中較小值的整數倍。
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整體大小要是n和最大變數大小中較小值的整數倍。
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n值必須為1,2,4,8…，為其他值時就按照預設的分配規則
例如：
//32位系統
#pragma pack(2)
struct
{
char c1;
int i;
char c2;
}s;
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(s)); // 不加#pragma pack(2)輸出12，加上#pragma pack(2)輸出8
return 0;
}
按照預設規則，
1）sizeof(c1) = 1 <= 4(有效對齊位)，按照1位元組對齊，佔用第0單元；
2）sizeof(i) = 4 <= 4(有效對齊位)，相對於結構體首地址的偏移要為4的倍數，佔用第4，5，6，7單元；
3）sizeof(c2) = 1 <= 4(有效對齊位)，相對於結構體首地址的偏移要為1的倍數，佔用第8單元；
4）此時結構體s佔9個位元組，但總長度必須是4的倍數，所以結構體s佔用12個位元組；
按照#pragma pack(2)規則
1）sizeof(c1) = 1 按照1位元組對齊，佔用第0單元；
2）sizeof(i) = 4，相對於結構體首地址的偏移要為2的倍數，佔用第2，3，4，5單元；
3）sizeof(c2) = 1，相對於結構體首地址的偏移要為1的倍數，佔用第6單元；
4）此時結構體s佔7個位元組，但總長度必須是4的倍數，所以結構體s佔用8個位元組；
2.為什麼要記憶體對齊
因為CPU的讀取不是連續的，而是分成塊讀取的，塊的大小隻能是1、2、4、8、16位元組，讀取的資料未對齊，效能會大大折扣。
20.2 C++11 alignas與 alignof關鍵字
C++11 引入了aligna和alignof關鍵字，其中alignof可以計算出型別的對齊方式，alignas可以指定結構體的對齊方式（不能小於預設對齊方式）。使用示例如下：
struct s
{
char c1;
int i;
char c2;
};
struct alignas(8) s2
{
char c1;
int i;
char c2;
};
int main()
{
cout << alignof(s) << endl; //4
cout << sizeof(s) << endl; //12
cout << alignof(s2) << endl; //8
cout << sizeof(s2) << endl; //16
return 0;
} 上述示例中，s是按照預設規則對齊的，所以 alignof(s) = 4，使用 alignas 將s2按照8位元組對齊，所以alignof(s) = 8
21.記憶體洩露和記憶體溢位
記憶體洩露：記憶體洩露是指程式中已動態分配的堆記憶體沒有釋放和回收，造成系統記憶體的浪費，導致程式執行速度減慢甚至系統崩潰等嚴重後果，記憶體洩漏多了會導致可用記憶體空間變小，進一步造成記憶體溢位。
記憶體溢位：記憶體溢位往往是沒有足夠的記憶體空間供程式使用，原因可能如下：
1）記憶體中載入的資料過於龐大；
2）程式碼中存在死迴圈；
3）遞迴呼叫太深，導致堆疊溢位等；
4）記憶體洩漏最終導致記憶體溢位；
22.this指標
1）this指標是類的指標，指向當前物件的首地址，要用—>來訪問當前物件的所有成員變數或成員函式，所謂當前物件，是指正在使用的物件。
2）this 實際上是成員函式的一個形參，不過 this 這個形參是隱式的，它並不出現在程式碼中，而是在編譯階段由編譯器默默地將它新增到引數列表中。在呼叫成員函式時將物件的地址作為實參傳遞給 this，實際上，成員函式預設第一個引數為T * const this
例如：
class Test
{
public:
int func(int a, int b){} //在編譯器裡,func應該是：int func(Test* const this, int a, int b);
};
int main()
{
Test t;
t.func(1, 2); //編譯器會將物件的地址作為實參傳給this，即：Test::func(&t, 1, 2);
}3）this在成員函式的開始前構造，在成員函式的結束後清除，這個生命週期同任何一個函式的引數是一樣的。
4）只有當物件被建立後 this 才有意義，所以this指標只能在成員函式內部使用，在全域性函式、靜態成員函式中都不能用this。
5）通過 this 可以訪問類的所有成員，包括 private、protected、public 屬性的。
6）this 是 const 指標，它的值是不能被修改的，一切企圖修改該指標的操作，如賦值、遞增、遞減等都是不允許的。
7）在類的非靜態成員函式中返回類物件本身的時候，直接使用 return *this；
8）如果出現成員函式的引數和成員變數重名，只能通過 this 區分。以成員函式setname(char *name)為例，它的形參是name，和成員變數name重名，如果寫作name = name;這樣的語句，就是給形參name賦值，而不是給成員變數name賦值。而寫作this -> name = name;後，=左邊的name就是成員變數，右邊的name就是形參，一目瞭然。
9）在成員函式中呼叫delete this，則類物件的空間被釋放，在delete this之後進行的其他任何函式呼叫，只要不涉及到this指標的內容，都能夠正常執行。一旦涉及到this指標，如操作資料成員，呼叫虛擬函式等，就會出現不可預期的問題。
10）在解構函式中呼叫delete this，會導致堆疊溢位。因為delete的本質是為將被釋放的記憶體呼叫一個或多個解構函式，然後，釋放記憶體。顯然，delete this會去呼叫本物件的解構函式，而解構函式中又呼叫delete this，形成無限遞迴，造成堆疊溢位，系統崩潰。
參考：
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《C++ Primer 第5版》
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《深入理解C++物件記憶體模型》
-
《Effective C++》