程序的內(nèi)存分配

一個由C/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個部分

1、棧區(qū)(stack)― 由編譯器自動分配釋放,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量的值等.其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧.

2复局、堆區(qū)(heap) 一 般由程序員分配釋放,若程序員不釋放,程序結(jié)束時可能由OS回收,注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事,分配方式倒是類似于鏈表.

3跨嘉、全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static)― 全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域,未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域. - 程序結(jié)束后有系統(tǒng)釋放

4析孽、文字常量區(qū) 一 常量字符串就是放在這里的.程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放

5废封、程序代碼區(qū) 一 存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼.

例子程序

//main.cpp

int a = 0; 全局初始化區(qū)

char *p1; 全局未初始化區(qū)

main()

{
    
    int b; // 棧
    
    char s[] = "abc"; // 棧
    
    char *p2; // 棧
    
    char *p3 = "123456"; // 123456\0在常量區(qū)哮肚,p3在棧上认轨。
    
    static int c =0璃诀; // 全局(靜態(tài))初始化區(qū)
    
    p1 = (char *)malloc(10);
    
    p2 = (char *)malloc(20);
    
  //  分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。
    
    strcpy(p1, "123456"); // 123456\0放在常量區(qū)谷暮,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個地方蒿往。
    
}

堆和棧的理論知識

stack:

由系統(tǒng)自動分配。 例如湿弦,聲明在函數(shù)中一個局部變量 int b; 系統(tǒng)自動在棧中為b開辟空間

heap:

需要程序員自己申請瓤漏,并指明大小,在c中malloc函數(shù)

如p1 = (char *)malloc(10);

在C++中用new運算符

如p2 = (char *)malloc(10);

但是注意p1颊埃、p2本身是在棧中的蔬充。

申請后系統(tǒng)的響應(yīng):

棧:只要棧的剩余空間大于所申請空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存班利,否則將報異常提示棧溢出饥漫。

堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請時, 會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大于所申請空間的堆結(jié)點,然后將該結(jié)點從空閑結(jié)點鏈表中刪除,并將該結(jié)點的空間分配給程序,另外,對于大多數(shù)系統(tǒng),會在這塊內(nèi)存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣,代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間.另外,由于找到的堆結(jié)點的大小不一定正好等于申請的大小,系統(tǒng)會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中.

申請大小的限制:

棧:在Windows下,棧是向低地址擴展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域肥败。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅5淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的趾浅,在WINDOWS下愕提,棧的大小是2M(也有的說是1M,總之是一個編譯時就確定的常數(shù))皿哨,如果申請的空間超過棧的剩余空間時浅侨,將提示overflow。因此证膨,能從棧獲得的空間較小如输。

堆:堆是向高地址擴展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域央勒。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲的空閑內(nèi)存地址的不见,自然是不連續(xù)的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址崔步。堆的大小受限于計算機系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存稳吮。由此可見,堆獲得的空間比較靈活井濒,也比較大灶似。

申請效率的比較:

棧由系統(tǒng)自動分配,速度較快瑞你。但程序員是無法控制的酪惭。

堆是由new分配的內(nèi)存,一般速度比較慢者甲,而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過用起來最方便.

另外春感,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存虏缸,他不是在堆鲫懒,也不是在棧是直接在進(jìn)程的地址空間中保留一快內(nèi)存,雖然用起來最不方便刽辙。但是速度快刀疙,也最靈活。

堆和棧中的存儲內(nèi)容:

棧: 在函數(shù)調(diào)用時扫倡,第一個進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令(函數(shù)調(diào)用語句的下一條可執(zhí)行語句)的地址,然后是函數(shù)的各個參數(shù)竟纳,在大多數(shù)的C編譯器中撵溃,參數(shù)是由右往左入棧的,然后是函數(shù)中的局部變量锥累。注意靜態(tài)變量是不入棧的缘挑。

當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后,局部變量先出棧桶略,然后是參數(shù)语淘,最后棧頂指針指向最開始存的地址诲宇,也就是主函數(shù)中的下一條指令,程序由該點繼續(xù)運行惶翻。

堆:一般是在堆的頭部用一個字節(jié)存放堆的大小姑蓝。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排。

存取效率的比較:

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";

aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的吕粗;

而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的纺荧;

但是,在以后的存取中颅筋,在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?例如堆)快宙暇。

小結(jié):

堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來看出: 

使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯,只管點菜(發(fā)出申請)议泵、付錢占贫、和吃(使用),吃飽了就走先口,不必理會切菜型奥、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作池充,他的好處是快捷桩引,但是自由度小。 

使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴收夸,比較麻煩坑匠,但是比較符合自己的口味,而且自由度大卧惜。
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