基础－程序与内存（三）
本节我们将对前两节课做一个总结，并且在总结过程中提出新问题。
首先我们回顾有关数据定义的过程——在《基础－程序与内存（一）》中，我们称之为数据的“生死问题”。
先看简单的，即栈数据（或静态数据）的定义过程。
栈数据的定义过程
假设要定义一个“整型”的栈数据,并且数据名称为 i ,C++语句为：
int i;
这样一行语句，在程序运行时，实际产生的内存影响是什么？请看图示：
（栈数据定义示意）
下面解释图中①、②、③步。
①、“占用了一段内存空间……”
天下没有免费的午餐。现实世界中，你想娶个媳妇，媳妇这个数据，就要会求你去“准备”一套房子……大致上是类似的，程序里我们想加个个数据，也不是免费的，数据必然要占用内存空间。新的问题是：得占用多大空间？现实生活中，娶个胖点的媳妇，晚上睡觉时就必然要占用大一些的床上空间——这一点也有可比性：数据也是有分“胖瘦”的。（当然，媳妇的胖瘦只影响床铺大小，并不决定买房面积，不过媳妇的多少，就可以决定买房面积了。）
②、“这段内存空间有一个地址（就像门牌号）”
内存要接受管理，可以想到的第一个办法肯定是给它们编个号。街道有编号，楼房有编号，家也得有个门牌号。内存空间采用数字作为编号，这个编号，就称为“内存地址”。大体上，可以把内存空间想像成一排大小完全一样的抽屉，每个抽屉都有一个编号。抽屉就是最小的内存单位。新问题是：每个抽屉，也就是“最小内存单位”，可以存多少信息？
图中的内存地址仅用于示意，堆或栈内存地址的起始，以及增加方向，会与具体的实现环境相关。但这些细节将会被完全屏蔽在实现层上。我们在实际编程无需考虑这些区别。 |
③ “内存中随机地存了一个数。 ”
刚一听，这似乎很不合理啊？我买了一套房，怎么一开始这房里来随机住着一个人哪？
首先，我们要做个区分：如果是栈数据，那么一开始分配出来的内存，确实是还“住”着一个随机的数据。如果是静态数据，那么可以保证里面住着一个“0”。怎么理解呢？
房子不是有“新房”和“二手房”之分吗？一个程序需要内存了，它向谁伸手要内存？是向操作系统。事实上，操作系统给出的内存空间，都是“二手内存空间”。当你的栈数据分到了内存空间，高高兴兴地拎着行李入住时，它们惊讶地发现空间里住着一个老数据。并且程序无从事先知道这个老数据是谁。
请看以下代码：
int i;
std::cout << "老数据 =" << i << std::endl;
i = 30;
std::cout << "当前数据 =" << i << std::endl;
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这段代码执行时，我们可以确定第二行输出是30,而不能确定第一行输出是什么。这就是“随机”的意思。
如果你痛恨在你定了房间之后，还有人赖着住在那个房间里，那么你可以要求一定下房间，就立即登门入住。对应到C＋＋语句，是这样的：
int i = 20;
（赋值之后的内存）
一行话，即申请了内存空间，又同时初始化了内存空间中的数据。当然，这样做，爽是爽矣，但它对我们提出附加的要求：你必须在定义这个数据时，就已经知道这个数据的值。我们经常租了一套房间，但不能立即入住，不是吗？典型的如：你朋友要从外地来你所在的城市，这种情况下，我们就得提前定下房间，等到朋友到达之后，他才会去入住。
我们似乎一直忽略“静态数据”。静态数据有两点主要不同：第一是生存期：程序运行时，就分配好空间，并且程序退出时，才归还空间。第二是初始化问题。可能是静态数据的身份似乎比较高贵，程序会在分配空间时，直接为把这段空间中的数据打干净——全部置为0，这个过程叫做“清零”。
有关栈数据与静态数据的定义过程，我们先总结到这里，下面讲“堆”数据。
堆数据的定义过程
假设要定义一个“整型”的堆数据,并且数据名称为 p ,C++语句通常可以分成两步:
第一步:
int * p;
该行语句在运行时，产生的内存效果示意如下：
(堆数据定义第一步：定义一个“特殊”栈变量)
你有没有玩过一种叫“找碴”的游戏？ 现在请仔细对比上图与前面 “int i; 栈数据定义示意”那张图，然后找出其中3处不同……
嘿嘿，舍不得用鸡蛋砸我吧，现在物价这么贵。事实上不用对比，因为它们就是同一张图。
如果我们之前刚刚运行“int i；”并且i的地址是1310592,那么，紧接着运行“int * p；”，那么，显然p的地址不可能会又是1310592。没关第，这里的地址仅仅用于示意。 |
上一节我们提到：“堆数据不是单独存在，而是先结合一个栈数据或静态数据存在”。现在我们看到，定义一个堆数据的第一步，所产生的内存效果就是定义一个栈数据。本例中，这个数据的名字叫p，类型是 int* 。后面的星号，代表将通过它产生一个堆数据。也就第二步的内容。
第二步：
p = new int;
这行代码所产生的内存效果是：
（堆数据定义第二步：分配堆内存）
对比第一、二步的两张图，首先注意那个红色问号从“栈”内存转移到了“堆”内存中。栈内存中现在有了一个确切的值：84709772。其实它正是堆中新分配出来的那块内存的地址。
堆中新分配出来的内存中，存的是什么？正如图中第⑥步所说的，此时它也是随机的。如何为这块内存赋值呢？我们可以称为第三步：
*p = 20;
作业：请大家在前面示意图的基础上，画出本句的运行之后的内存效果。
堆数据定义的第一、二步，经常可以合成一句写成：
int * p = new int;
条件允许时，我们甚至连第三步也可以一起合并：
int * p = new int(20);
作业：
1. 不偷看课文，画出下面语句的内存效果示意图：
- int i = 30;
- int * p = new int ( 100 );
2. 重读上一节课。
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