Re: [問題] auto宣告的記憶體問題

[tropical72 (藍影)]

我先說結論，
你在 auto 那裡看到的「動態」、「靜態」的修飾全都拿掉，
一方面他的語意讓大多學子誤會 (我相信筆者本意也不是如此)，
另一方面照他邏輯走也不完全正確。

由於這本書我沒全看完 (其中一個原因是我覺得有時敘述會讓人有點誤解)
我們暫時拋棄你手邊書本的語意，換個說法來過。
同時我也只針對你書本之文意做部份說明，太深入的我就不再多敘述，
所以 register、static、global variable、constant 並不在此文探討範圍內。

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※ 引述《amozartea (單車單車)》之銘言：

: 如題,這可能很少人問過
: 書上寫說區域變數其實都自動預設auto，
: 在編譯過程中並不會配置一塊記憶體空間，而是在程式執行時以堆疊的方式存放，
: 因此他是屬於動態的變數。
: ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 此段是出自洪維恩的書

這段省略了很多東西，洽巧初學者可能也不要知道會比較好，
因為可能會打擊學習程式的信心。

下面五行很重要，請記起來，沒記起來的話這篇文章你看不懂。

一個最重要、基本的觀念是：不論程式裡面的變數宣告成怎樣，
最終都會被放在記憶體裡面，而程式在執行時，這些記憶
體又被畫分為若干區段，其中你書本提到的是 stack (堆疊段)
與 heap (這個怎麼翻？) ， 這兩個名詞以後請用英文寫出來，
我相信會比中文表達深切很多。

原文這段有四個字是重點： 編譯過程 ，指的是 編譯期
也就是上面這些動作是你在使用 dev-c++ / vc / gcc 等編譯器時，
就決定動作這些變數是要放 堆疊 段。

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引言 1

    在編譯過程中並不會配置一塊記憶體空間，
    而是在程式執行時以堆疊的方式存放，因此他是屬於動態的變數。

若照 C language 之定義，local variable 加 auto 時，其實有寫跟沒寫是一樣的。
也就是說

{
    int i;              // auto int i;              同義
    int arr[3]={1,2,3}; // auto int arr[3]={1,2,3}; 同義
    int *ptr=NULL;      // auto int* ptr=NULL;      同義
}

上述三個變數，在編譯時，是由編譯器規劃其空間，最後是放在 stack 裡面，
而這類型的變數有個特性：在程式執行的時候(稱執行期)，這些變數可能會改變。
這是我猜測書本對於「動態」之解釋。
補註，這麼解釋真的不盡人意，因完全忽略了 static variable -
static int a=10; 這才是真正的 static variable，

還有一類型的變數，他們在執行的時候並不會改變他們的內含值 (value),
如 const variable ，像是這段 code

{
    const char* txt="hello, world!!";
    const double PI=3.1415926;
}

在程式執行txt 和 PI 從頭到尾都不可能會被改變(又是一個錯誤的思考：靜態)，
它們不是被放在 stack 裡面，遺憾的也不是放在 heap 裡，
而是被放在其它的記憶體區段裡，這區段就叫 .rodata 區段，都是放唯讀的資料。
( 這也是那本書沒提到的部份 )

上面這段的重點只是：變數不宣告成 const 的話，是放在 stack ,
 (雖這句話一點點問題..)，完畢。

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: 但是又在動態記憶體章節上面寫說C++都是預設靜態什麼的　很讓人搞混

我猜書本上指的動態記憶體，大多指的是動態陣列 (雖然有時不一定要是陣列..)

截至目前為止，上敘其實只有提到 auto variable 是放在 stack 裡面。
接下來所有講「動態記憶體」，指的全部都是用 new / malloc 指令的東西，
但我很怕你會愈來愈亂，所以這部份重頭簡述至尾。

後半段必須探討到指標的東西，不熟的話再去複習一次。

一般而言，如果是寫

int arr[5] = {1,2,3,4,5};

這種方式宣告陣列的話，因為大小一開始就固定，在程式的 編譯期 就可以算出要多大，
且在 執行期 不可以改變陣列的大小，屬於靜態陣列。

( 還記得上一段有提到嗎？靜態陣列是放在 stack 裡面。)

但有時候，陣列要給多大必須在執行期的時候才可以知道，
比如說，先輸入班上有幾個人，再輸入每個人的成績，再做平均。
這時候沒辦法在 編譯期 時候就知道人數，此時會使用動態配置。
(如果扣掉被大多數人所垢病的 可變長度陣列,VLA, 作法時,只剩動態配置一途)

另，希望你沒忘記一件事：即使是指標，本身存的是「記憶體位址」，
故你常看到的動態配置的東西

{
    int *a = NULL;
    a = new int[10];
    for(int i=0; i<10; ++i)
        a[i] = i;
}

注意的是， a 本身是指標，它是在 編譯期 裡面就決定的東西，
是放在 stack 裡面。

而 a = new int[10]，
new int[10] 一開始先在 heap 上配置 10 個 int 大小，
最後把這 heap 的 "第一個位址值" 再傳回來給 a，
意思是如果配置的空間是 0x90000000 0x90000004 .....
最後 a 會存的是 0x90000000。

但這並不改變， a 本身是在 stack 上的事實，
會在 heap 上操作，只有這些動作：

*a=1 、 *(a+1)=10 、 a[1] = 10

因為是籍由指標 a ，去操作剛剛在 heap 上 new (這動作叫 allocate) 出來的記憶體。

所以呢？

int a[3]={1,2,3};    // 靜態記憶體陣列，放在 stack
int *a = new int[3]; // a 本身是指標，放在 stack；
                     // 而 a[i] 或 *(a+i) 本身放在 heap。

那放在 stack 和 heap 上有什麼差別？
速度 (access speed) 應是一樣的，
有幾個地方是顯然不同。

(a) 要用 heap 必須調用 new / malloc 相關指令 (在不考慮使用低階 api 情況下)
(b) 靜態陣列、一般變數 (扣除 const、static、global，但含 pointer)，
    是放在 stack 裡面，這在 編譯期 就可以由編譯器規劃好的東西；
    而 heap 在編譯時要多大不知道，是在 執行期 時才由作業系統幫忙規劃。
(c) stack 可使用的空間範圍較小，而 heap 可使用的空間範圍較大；
    所以，若陣列的元素個數很多，即使元素個數是固定的，也必須在 heap  上使用，
    而不能放在 stack 裡面。意指：去試試 double x[2000000]; 好一點的 compiler
    可能會有警告還是錯誤，這時候必須用 int *x=new int[2000000];



: ok 總之我目前的認知是一般的陣列是靜態宣告...
: (以下都是區域變數)
: int a; 跟　auto int a; 等價，而且這是動態
: int a[5]; 是靜態,,,應該吧?

這裡不要記動態、靜態，書本要表達的意思是，

int a;    ---> 它是放在 stack 裡面 (用 動態 來形容就差了)
int a[5]; ---> 它是靜態的記憶體，因為不是用 new 運算子配置出來的，
               也是放在 stack 裡面。

: 那假設我宣告如下(當然是區域)：
: auto int a[5]; 這到底該算靜態還是動態? 已經試過編譯可以過...

完整的說法是：

因為它是 local auto variable，而不是 const variable (唯讀變數),
它的值可以被改變，放在 stack 裡面。

而陣列的大小固定為 5 ，在編譯期就可以知道的大小，是靜態陣列
也由於它不是唯讀，也是放在 stack 裡面。


: 如果是靜態那不是表示auto關鍵字在這裡沒用嗎@@?
: 如果是動態的話那跟
: int* a; a = new int[5];又有何不同

這點上面有說過了，細閱。

(結語 : 我可以說為什麼我不推這本書的原因了嗎？ XD)


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世界上有種，
將 不可能 轉換為 無限可能 的強大力量，
我稱它為 - 信念。

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◆ From: 180.177.69.239
→ tinlans:auto 之所以叫 auto，是因為不用手動控制它的生死。
→ tinlans:中文書用的詞彙，在講解這東西時很容易造成混亂是真的。
推 james732:推用心講解XD
→ angleevil:我只能說t大全部講解完了,實際上local variable預設
→ angleevil:是auto變數.
推 yudsx:推解釋詳細 只能說作者這樣寫很容易讓初學者誤會
→ LifePattern:第一次聽到用auto來說,就說是local會alloca在stack不
→ LifePattern:就OK了..
→ tropical72:但 local 不一定會 allocate 在 stack 下啊 ~
→ tropical72:好吧,或許我不該特別挑這問題出來講 XD
推 chunhsiang:可以問您 DLL載入的東西，他們的記憶體位置又會在哪裡?
→ chunhsiang:是OS幫忙載入，所以是在OS的另外的記憶體區段中?
推 amozartea:謝謝,請推薦我有寫這方面部份的書...
→ tropical72:dll問題扯太遠了,另開主題佳. 書:程式設計師的自我修養
推 amozartea:我讀過的都是語法和資料結構書等等都沒有講這方面QQ
→ diabloevagto:長知識！
→ LifePattern:我也推:程式設計師的自我修養!
→ LifePattern:local不會allocate在stack是指static var還是被優化?
→ tropical72:@LifePattern : static variable. const variable.
→ LifePattern:謝了,忘了const XD
推 LoveCheer:t大文 只有推了
推 s3748679:推用心+1
推 FOXSMALL:有學到！推一個