C++：静态指针、静态对象和动态内存分配

Question

考虑以下代码段：

#include <iostream>
using namespace std;

class p
{
    public:
    int* q;
    p()
    {
        q = new int(100);
    }
    ~p(){
        delete q;
    }
};

static p* p1 = new p();
static p p2;

int main() {
    // your code goes here
    std::cout << *(p1->q);
    std::cout << *(p2.q);

    delete p1;
}

p1 和 p2 是静态变量，它们必须存储在静态段中。

既然p1是一个指针，那么静态段甚至是它所指向的对象中存储的只是指针地址吗？
p2是一个普通的静态对象，但是它包含了一个动态分配的成员变量q，那么q是不是也存储在静态段中呢？

Answer 1

p1 是一个指针，它存储在静态段中（我不确定这是正确的术语），p1 指向的对象或内存在堆上。
p2 是一个对象，它存储在静态段中。 q是p2内部的指针，q指向的对象或内存在堆上。

Answer 2

您有两个 静态分配的对象 ，一个名为 p1 的指针和一个名为 p2 的类型 p 的实例。

程序中有两个地方可以进行动态分配：在 class p 的构造函数中和初始化静态变量 p1 时。

只要程序运行s，静态分配的对象 p1（指针）和 p2（class 实例）就存在。区分仅包含地址的指针 p1 与位于该地址的 class 实例 很重要。（该实例将在运行处创建时间 new p()）。指针和 "pointee" 可以有独立的生命周期；两者相互独立存在。该指针可能存在但不指向任何东西，并且 new p() 调用创建的对象可能存在的时间比指向它的任何指针都长。¹

这是程序启动时展开的事件序列。静态变量的初始化在 C++11 标准的第 3.6.2 节中指定。

变量分配静态存储持续时间,此处p1和p2 .一个工作模型是内存是程序的一部分。
这些变量的归零。 "Variables with static storage duration [...] shall be zero-initialized before any other initialization takes place." 指针 p1 以及 p2 现在所在的内存由全为零的字节组成。
这些变量的动态（即运行时间）初始化按照它们定义的顺序：
- 指针 p1 的初始化从调用 new p() 开始。
  - p 类型的新对象的内存是使用标准分配器动态分配的 ("on the heap")。内存的内容未初始化且未知。该对象没有名称，所以我们称它为 x.
  - x' 执行构造函数以对其进行初始化。
    - 构造函数为迄今未初始化的成员变量赋值x.q。 x.q 是 x 的一部分，因此驻留在之前动态分配的内存中。
    - 赋值的右侧是对 new 的另一个调用，这次是一个 int。标准分配器为初始化为 100 的 int 动态分配内存。
    - new的return值为int所在的内存地址，赋值给int指针x.q。
  - x'构造函数returns，new p()returns是x所在的内存地址。
  - 此 return 值被分配给迄今为止零初始化的 p1，它现在指向我们称为 x.
- p2. 的初始化 p2 的构造函数被执行，它与上面的 x 的构造函数执行相同的操作：它为导致动态内存分配的 int 调用 new，用 100 初始化它并将 int 的内存位置的地址分配给 p2.q.

就内存位置和对象之间的关系而言，结果如下图所示。

这应该有助于回答您的问题：

p1 在 "static segment" 中，但它指向的对象已在运行时间通过调用 new 动态分配。
静态对象p2不包含"a dynamically allocated member variable q"。这句话混淆了成员变量——一个名为 q 的指针——与 q 指向的对象，是一个动态分配的 int。成员变量 q 存储在 class p 的包含实例所在的位置；事实上，它是该实例中的唯一数据。（尝试 sizeof(p)！）任何实例的成员 q 指向的对象始终是动态分配的 int（好吧，直到某些恶意程序员为您的 public q).

_{¹这会构成内存泄漏，因为一个地址已经丢失的动态分配的对象永远不会被程序删除。}

C++：静态指针、静态对象和动态内存分配

C++: Static pointers, static objects and dynamic memory allocation

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