面试题：C++中全局变量与局部变量内存分布区别相关问题

Question

在C++中，详细阐述全局变量和局部变量在内存分布上有哪些不同？并举例说明它们在内存生命周期方面的差异。

Answer 1

内存分布不同

1. 全局变量：
   • 静态存储区：全局变量存储在静态存储区。在程序开始执行时，系统就为全局变量分配内存空间，直到程序结束才释放。例如，下面代码中的globalVar：

#include <iostream>
int globalVar = 10;
int main() {
    std::cout << "globalVar: " << globalVar << std::endl;
    return 0;
}

• 初始化：未初始化的全局变量会被自动初始化为0（对于基本数据类型）。例如int globalUninit;，globalUninit的值为0。

2. 局部变量：
   • 栈区：一般情况下，局部变量在函数被调用时在栈上分配内存空间，函数结束时，这些局部变量所占用的栈空间被释放。例如下面代码中的localVar：

#include <iostream>
int main() {
    int localVar = 20;
    std::cout << "localVar: " << localVar << std::endl;
    return 0;
}

• 初始化：局部变量不会自动初始化，其值是不确定的（如果未显式初始化）。例如int localUninit;，localUninit的值是不确定的，在使用前需要初始化。

内存生命周期差异

1. 全局变量：
   • 全局变量的生命周期贯穿整个程序。从程序启动开始，它就存在于内存中，直到程序结束才被销毁。例如：

#include <iostream>
int globalVar = 10;
void func() {
    std::cout << "In func, globalVar: " << globalVar << std::endl;
}
int main() {
    func();
    std::cout << "In main, globalVar: " << globalVar << std::endl;
    return 0;
}

• 无论在哪个函数中访问globalVar，它的值在程序运行期间是持续有效的，并且一直占据内存空间，直到程序结束。

2. 局部变量：
   • 局部变量的生命周期从定义它的语句处开始，到包含它的代码块结束时结束。例如：

#include <iostream>
void func() {
    {
        int localVar = 20;
        std::cout << "In inner block, localVar: " << localVar << std::endl;
    }
    // 这里无法访问localVar，因为它的生命周期已结束
}
int main() {
    func();
    return 0;
}

• 在上述代码中，localVar在内部代码块结束后就被销毁，内存空间被释放，之后无法再访问。