C++存储持续性生命周期原理解析

存储持续性（生命周期）

课堂上都讲过，变量有生命周期和作用域，类似的在C++中也有存储持续性与连接性的概念。什么是自动变量，什么是静态变量，什么是全局变量？本文就来解答一下。

存储持续性说的就是数据在内存中保留的时间。

先来看看下面这段代码是否有问题？

*int getInt() {
  int a = 1;
  return &a;
}

我们知道函数调用和返回在内存中对应入栈出栈的过程。这个函数将函数内部创建的自动变量a的指针作为返回值返回，变量a分配在栈中，当函数返回，这块内存空间出栈被回收，导致返回的指针也就成了悬挂指针，指向了一块不属于它的地址。

在Go等一些语言中，这样的代码没有问题，这是因为逃逸机制，在函数返回时可以将栈上的变量a逃逸到堆上。但C++没有逃逸机制，因此函数返回时，a的内存空间被回收，返回的指针也就成了悬挂指针，指向了一块不属于它的地址。

听上去有了逃逸机制，就不需要考虑这类问题，为什么C++没有呢？凡事都有代价，有逃逸机制就需要有垃圾回收，而垃圾回收不仅复杂，更是会占用程序运行时间。而C++选择牺牲开发的便利性，以获得更高的运行时性能。

事实上，如果想实现这样的功能，在C++中也可以使用智能指针来实现。一些语言中可以无脑使用的功能，在C++中需要一些学习门槛，这也是为什么有些语言学习曲线陡峭了。但相对应的，学习曲线陡峭也是在逼着我们程序员去学习更底层原理的知识，只有足够了解它才能驾驭它，也是这类语言的魅力所在。

C++中的存储持续性有4类

• 自动存储持续性
• 静态存储持续性
• 动态存储持续性
• 线程存储持续性 （C++11新增，本文不讨论）

自动存储持续性

上例的代码中就说明了自动存储持续性的特点：在函数或代码块内声明的变量，在离开代码块之后，其内存会被回收。

自动变量不会进行自动初始化，如果没有显示初始化，那么声明后的变量内容可能是随机值。

自动变量存储在栈中。

静态存储持续性

静态变量可以在程序运行期间一直保持在内存中，即便它在函数或代码块中声明。而且，所有静态变量都是在程序开始运行时就进入内存了，并不需要实际执行到变量声明处。

静态变量存储在静态存储区。

那么如何声明静态变量呢？

你一定脱口而出 “static”。这并不准确。

• 如果变量在代码块中声明，那么加上static则声明为静态
• 如果变量在代码块外声明，则无论有没有static，都是静态变量。这时如果加static，则static则有另外的含义，表示链接性为内部。

静态变量默认会初始化有两类：静态初始化和动态初始化。静态初始化又包括零初始化和常量表达式初始化。

• 零初始化：静态变量默认会进行零初始化
• 常量表达式初始化：在编译期初始化
• 动态初始化：无法在编译期初始化，则会在编译后初始化。可能的原因包括：表达式包含动态变量，需要调用其他文件的函数所以必须等链接后执行。

动态存储持续性

动态是指用 new 分配的存储空间，它从new语句执行，到delete语句执行，期间一直在内存中。它存储在堆内存中。

但并不存在“动态变量”，只是将动态分配的地址赋给一个指针变量。指针本身有他的内存空间，但指针的内存被回收，并不会导致new分配的空间被回收。因此，使用new来申请的内存空间一定要用delete删除。