C++中的字符串常量存在多长时间？

Question

我一直在想，在C++中，字符串常量存活的时间有多长。例如，如果我在函数内部创建了一些 const char *str = "something" ，返回 str 的值是否安全呢？

我编写了一个示例程序，并非常惊讶地发现，所返回的值仍然存储着那个字符串。以下是代码：

#include <iostream>
using namespace std;

const char *func1()
{
    const char *c = "I am a string too";
    return c;
}

void func2(const char *c = "I'm a default string")
{
    cout << c << endl;
}

const int *func3()
{
    const int &b = 10;
    return &b;
}

int main()
{
    const char *c = "I'm a string";
    cout << c << endl;
    cout << func1() << endl;
    func2();
    func2("I'm not a default string");
    cout << *func3() << endl;
    return 0;
}

它给我以下输出：

我是一个字符串

我也是一个字符串

我是一个默认字符串

我不是一个默认字符串

10

func3只是为了找出其他类型是否可以使用相同的方法。
因此，问题是：在函数内创建指向字符串常量的指针（如func1()中）是否安全返回？
另外，使用默认字符串值（如func2()中）是否安全？

- SiLiKhon

---

如果被放在引号中，它将永久存在。 - Neil Kirk

int j = 2; -- 那个2会存活多久？如果你可以这样做 int const *j = &2;，答案仍然是一样的。 - David Schwartz

Answer 1

一个字符串字面量具有静态存储期，持续整个程序生命周期。根据C++草案标准2.14.5节中的“字符串字面量（String literals）”第8段所述（接下来是我的强调）：“普通字符串字面量和UTF-8字符串字面量也称为窄字符串字面量。窄字符串字面量具有类型'数组n const char'，其中n是如下定义的字符串的大小，并且具有静态存储期(3.7)。”另外，根据3.7.1节“静态存储期（Static storage duration）”第1段所述：“所有没有动态存储期、没有线程存储期且不是局部变量的变量具有静态存储期。这些实体的存储将持续整个程序（3.6.2，3.6.3）。”

另一方面，在func3的第二种情况是无效的。与引用绑定的临时对象的生存期将持续到引用的生命周期结束，而在本例中，当函数返回时就会结束。这在第12.2节中进行了讨论： “第二种情况是当引用绑定到临时对象时。与引用绑定的临时对象或作为其子对象的完整对象，在引用的生命周期内将持久存在，除非：”

- Shafik Yaghmour

---

或者永远存储在ROM中。我的意思是，指针可以指向任何地方，甚至是ROM中。 - user1095108

非常感谢！那么对于这里的func3呢？在函数返回到主函数后，它的返回值是否被期望为有效的？ - SiLiKhon

@SiLiKhon，一般来说，这是行不通的。如果你将int更改为一个具有析构函数的类，当它超出范围时会发出类似于“destructing”的警告，你会发现在调用cout之前该对象已被销毁。在你的例子中，整数所在的内存尚未被覆盖，所以你很幸运能够打印出期望的值。 - triple_r

Answer 2

取决于它是什么类型的。

如果它是本地自动变量（指针），它将在堆栈上创建，并在函数执行期间存在。 当函数返回时，该指针将停止存在。 但是字符串字面量本身将在进程内存中存在，只要进程本身存在。

我只是试图演示在func1中发生的本地（自动）字符串初始化变量的情况。

我们看到使用相对寻址（当前地址+硬编码偏移量）来计算字符串字面量的地址。

这个地址被放置在寄存器 $rax 中。

由于 c 是局部变量，它应该在栈上定义，我们看到它使用 $rbp 中的栈地址放置在栈上。

当 func1 返回时，局部变量 c 将随着 func1 的栈帧一起销毁。

局部变量 c 将使用寄存器 $rax 返回。

我们在GDB的这个截图中看到了所有这些。

在返回主函数之前，我们看到本地字符串指针c的值被放置在寄存器$rax中，因此该寄存器用于将返回值传递给调用函数。

但是字符串字面量在哪里呢？ 它位于ELF文件的.rodata节中，正如其名称所示，它是一个没有写权限的数据节。

Hex dump of section '.rodata':
0x00002000 01000200 4920616d 20612073 7472696e ....I am a strin
0x00002010 6720746f 6f004927 6d206120 73747269 g too.I'm a stri
0x00002020 6e670049 276d2061 20646566 61756c74 ng.I'm a default
0x00002030 20737472 696e6700 49276d20 6e6f7420  string.I'm not 
0x00002040 61206465 6661756c 74207374 72696e67 a default string

- Drazen Grasovec