c++ 学习之静态存储区域和常量字符串的联系

什么是静态存储区域

静态存储区域（Static Storage Area）是计算机程序运行时用于存储全局变量、静态变量和字符串字面值等数据的一种特殊内存区域。静态存储区域具有以下特点：

生存周期：静态存储区域中的数据在程序启动时分配，在程序结束时才会释放。这意味着这些数据在整个程序的执行期间都存在，不会随着函数的调用而创建或销毁。
全局性质：静态存储区域中的数据通常具有全局作用域，可以在程序的任何地方访问。这包括全局变量和静态变量。
不可动态分配：静态存储区域中的内存分配是静态的，不能在运行时动态分配或释放。这与堆（heap）和栈（stack）等内存区域不同，它们可以在程序运行时动态管理内存。

常见的使用静态存储区域的情况包括：

全局变量：全局变量存储在静态存储区域中，它们可以被程序中的任何函数访问。
静态变量：使用static关键字声明的局部变量也存储在静态存储区域中。这些变量在函数调用之间保持其值不变，而不像普通局部变量那样在每次函数调用时重新创建和销毁。
字符串字面值：字符串字面值（例如：“Hello, World!”）存储在静态存储区域中。它们在程序启动时分配，并在整个程序执行期间可用。

静态存储区域的主要优点是它们的生存周期长，使得它们适用于需要在整个程序执行期间保持不变的数据。然而，应该小心使用静态存储区域，因为滥用全局变量和静态变量可能会导致程序的可维护性和可读性下降。

了解常量字符串

常量字符串是指在程序中不可更改的字符串，也称为字符串字面值或字符串常量。在C++中，你可以使用两种方式来创建常量字符串：

双引号括起来的字符串字面值：

const char* str = "Hello, World!";

在上面的例子中，“Hello, World!” 是一个字符串字面值，它被存储在程序的静态存储区域，并且不能被修改。const char*是一个指向字符的指针，用于指向这个常量字符串。这意味着你不能通过 str 指针来修改字符串中的字符。

使用const修饰的字符数组：

const char str[] = "Hello, World!";

这里，const关键字用于修饰字符数组，表示该数组中的内容是不可修改的。这种方式也会将字符串字面值复制到程序的静态存储区域，但它使用字符数组来存储字符串，而不是指针。

补充：

const char str[] = "Hello, World!"; 
和
 char str[] = "Hello, World!"; 
 有区别吗

const 修饰的数组：
const char str[] = "Hello, World!"; 中的 str 是一个字符数组，并且被声明为 const，
这表示这个字符数组是不可修改的。你不能通过 str 来修改数组中的任何字符。

非 const 数组：
char str[] = "Hello, World!"; 中的 str 也是一个字符数组，但没有被声明为 const。
这意味着你可以使用 str 来修改数组中的字符。例如，你可以这样做：str[0] = 'X'; 来将第一个字符修改为 'X'。
总结：主要区别在于 const 关键字的有无。如果你希望字符串是不可修改的，应该使用 const char[]，
而如果你需要修改字符串，可以使用 char[]。在实际编程中，根据需要选择适当的方式来声明字符串。

常量字符串的特点包括：

不能被修改：无论你是使用指针还是字符数组，常量字符串的内容都不能被直接修改。尝试修改常量字符串会导致编译错误。

存储在静态存储区域：常量字符串通常存储在程序的静态存储区域，这意味着它们在程序运行期间一直存在，直到程序结束。

字符串字面值：常量字符串通常是字符串字面值，它们用双引号括起来，例如：“Hello, World!”。

使用const：为了强调字符串的不可修改性，通常会使用const关键字来修饰指针或字符数组的声明。

我们来看一个错误的例子：（编译的时候可以过，但是运行的时候不可以）

char* p1 = (char*)"123";
p[1] = '8';

p1 是一个指向字符的指针，它指向一个字符串字面值 “123” 的地址。然而，问题出现在以下这行代码：

p1[1] = '8';

这行代码试图修改字符串字面值 “123” 中的第二个字符，将其改为 ‘8’，但这是不允许的。原因如下：

字符串字面值是常量字符串，它们存储在程序的静态存储区域，被视为只读。试图通过指针来修改字符串字面值的内容会导致未定义的行为，这可能会导致程序崩溃或产生不可预测的结果。

当你将一个字符串字面值强制类型转换为char*时，编译器会允许这个操作，但实际上这只是一种编译器允许的行为，并不表示你可以安全地修改字符串字面值。这种操作是不安全的，因为它试图绕过C++的常量性检查。

如果你需要修改字符串，应该将字符串存储在一个可修改的字符数组中，而不是字符串字面值。例如：

char p2[] = "123";
p2[1] = '8'; // 这是合法的，因为p2是一个字符数组

在这个示例中，p2 是一个字符数组，它存储了字符串 “123” 的拷贝，你可以安全地修改这个字符数组的内容。

我们来看一下一个强制类型转换

char* p1 = (char*)"123";
cout << p1[0] << endl;

码在语法上是合法的，但它包含了一些不太安全的操作，可能会导致不可预测的行为。让我解释一下：

char* p1 = (char*)"123";

在这行代码中，使用了C风格的强制类型转换 (char*) 将字符串字面值 “123” 的地址赋给了 p1。这是合法的，但需要注意以下几点：

“123” 是一个字符串字面值，存储在程序的静态存储区域，被视为只读。通过 p1 修改这个字符串的内容是不安全的，可能导致未定义的行为。

在C++11之后，C++引入了更安全的字符串字面值常量，它们的类型是 const char[]，而不是 char[]。使用 (char*) 强制类型转换会去除了 const 修饰符，这意味着你可以尝试修改这个字符串，但这是不安全的。

更安全的做法是使用 const char* 指针来指向字符串字面值，以明确表示这个字符串是只读的。例如：

const char* p1 = "123";

如果你尝试修改 p1[0] 所指向的字符，这将导致未定义的行为，因为字符串字面值是只读的。因此，尽量不要修改字符串字面值，而是使用合适的数据结构来存储和修改字符串内容。