Question

我知道以下代码将创建一个字符数组并保留在内存中，直到程序结束：

char* str = "this is a string";

对于这个语句，创建一个本地字符数组，当str超出范围时将被释放：

char str[] = "this is a string";

我很好奇的是，当我这样写时会发生什么：

std::string str = "this is a string";

str应该在它自己的内存（本地）中复制字符串，但字符串文字本身呢？它是否具有程序的生命周期，或者当str超出范围时是否会被释放？

Answer 1

当你写这个

std::string str = "this is a string";

C ++应该找到std::string的构造函数，它接受const char*，调用它来创建一个临时对象，调用复制构造函数将该临时文件复制到str，然后销毁临时对象对象

但是，有一个优化允许C ++编译器跳过临时对象的构造和销毁，因此结果与

相同

std::string str("this is a string");

但字符串文字本身呢？它是否具有程序的生命周期，或者当str超出范围时是否会被释放？

程序无法访问以这种方式使用的字符串文字本身。通常，C ++将它放在与其他字符串文字相同的段中，使用它传递给std::string的构造函数，并忘记它。允许优化器消除所有字符串文字中的重复项，包括仅在初始化其他对象时使用的字符串文字。

Answer 2

大多数操作系统会将程序内存分成几个部分

The Stack
The Heap
数据段
BSS段
代码段

你已经知道堆栈和堆了，但其他的呢？

代码段以二进制形式保存所有操作。

现在它变得有趣：让我们看一下以下代码：

int x;
class Y{  static int y;  };
int main(){
  printf("hello world");
  return 0;
}

程序在哪里分配x和y？它们不是本地的或动态分配的，所以在哪里？

数据段保留所有静态和全局变量，在加载程序时，这些段保留足够的字节来保存所有静态和全局变量。如果变量是一个对象，当程序运行时它会为所有变量分配足够的字节，包括对象。在main程序调用每个全局对象构造函数之前，在main完成之后，它以相反的顺序调用每个对象析构函数，它调用构造函数。

BSS段是数据段的一个子集，它保存全局和静态指针，这些指针是空的。

因此，假设字符串文字未被优化，程序将其存储在数据段中。只要程序存在，它就会继续存在。而且，如果它是一个字符串文字，很可能你甚至可以在exe中看到它！将exe作为文本文件打开。沿途有一点，你会清楚地看到字符串。

现在呢 std::string str = "hello world";？

这是一个时髦的情况。 str本身就存在于堆栈中。实际的内部缓冲区存在于堆上，但用于分配字符串的字符串文字存在于数据段中，而使str值变为hello world的代码存在于代码段中。不用说，如果我们要在集会中进行计划，我们就需要用自己的双手建立这个生态系统。

Answer 3

您的一些初步陈述不太正确：

对于char *和char []示例，在两种情况下，变量本身str都保留在范围内，并且如果程序在全局名称空间中声明，则可以访问它

如果在功能或方法的范围内声明，则在范围保持活动状态时可以访问它。他们两个。

对于用于存储实际文字字符串的内存实际发生的情况，这是未指定的。只要结果符合C ++标准，特定的C ++实现就可以以更方便的方式管理运行时内存。就C ++而言，您没有访问str对象使用的内存，而您只是引用str对象本身。

当然，您可以自由地使用本地char *指针，指向str中的一个字符。但是指针是否有效直接与底层对象的范围相关联。当相应的str对象超出范围时，指针不再有效，并且访问指针的内容将变为未定义的行为。

请注意，在str位于全局命名空间的情况下，str的范围是程序的生命周期，因此这一点没有实际意义。但是当str在本地范围内，并且它超出范围时，使用指针将变为未定义的行为。底层内存发生的事情是无关紧要的。 C ++标准并没有真正定义底层实现中应该或不应该发生什么内存，但是什么是未定义的行为。

基于此，你几乎可以自己找出std::string案例的答案。这是一回事。您正在访问std::string对象，而不是底层内存，并且适用相同的原则。

但请注意，除了作用域问题之外，std::string对象的一些（但不是全部）方法也被指定为使所有现有的直接指针和迭代器与其内容无效，因此这也会影响是否或者char *中某个字符的直接std::string仍然有效。

Answer 4

我会提出一个反问题：你为什么关心？

C ++标准规定了语言的行为，实现时的第一个核心原则基本上称为as-if规则：

§1.9程序执行

1 / 本国际标准中的语义描述定义了参数化的非确定性抽象机器。本国际标准对符合实施的结构没有要求。特别是，它们不需要复制或模拟抽象机器的结构。相反，需要符合实现来模拟（仅）抽象机器的可观察行为，如下所述。

在你的情况下：

std::string str = "this is a string";

有各种有效的方案：

之后您没有使用str？然后可以完全省略整个代码部分
之后您立即将'T'分配给str[0]？然后两者可能合并为std::string str = "This is a string";
...

并且无法保证您的编译器将执行的操作。它可能取决于您使用的编译器，您使用的标准库实现，您正在编译的体系结构/ OS，甚至传递给编译器的参数......

因此，如果您想了解，则必须检查生成的机器代码。询问coliru，代码如下：

#include <string>

int main(int argc, char** argv) {
    std::string str = "this is a string";
}

Clang在IR中产生以下内容：

@.str = private unnamed_addr constant [17 x i8] c"this is a string\00", align 1

反过来提供以下程序集：

.L.str:
    .asciz    "this is a string"
    .size .L.str, 17

所以你拥有它，对于这些特定条件，"this is a string"将在二进制文件中按原样加载，并将加载到只读内存中。它将保留在进程的地址空间中，直到结束，操作系统可能会根据RAM压力将其分页或不分页。

将字符串文字分配给std :: string

4 个答案: