堆路幸、棧與大小端存儲(chǔ)
前言
首先先提一個(gè)和操作系統(tǒng)主引導(dǎo)相關(guān)的概念:一個(gè)有效的主引導(dǎo)扇區(qū)，其起始地址為0X7c00付翁，最后兩個(gè)自己的數(shù)據(jù)必須是0x55简肴、0xaa；否則這個(gè)扇區(qū)里保存的就不是一些有意而為的數(shù)據(jù)胆敞。這三個(gè)數(shù)都是所謂的"魔數(shù)"着帽，而0x7c00的由來(lái)是這樣的:雖然一個(gè)Mbr大小為512字節(jié)，但是加上堆棧區(qū)大小應(yīng)該為1KB左右移层。而在8086CPU中0x0~0x3ff是存放中斷向量表的仍翰，按照DOS1.0的32KB標(biāo)準(zhǔn)，我們最好將其放置在末尾處观话，大小占1KB予借，所以起始位置為31KB處，即0x7c00.然后再看0x55與0xaa频蛔，如果是兩個(gè)單獨(dú)的字節(jié)灵迫，那么低地址放0x55，高地址放0xaa晦溪；但是如果是一個(gè)字單位瀑粥，呢就應(yīng)該是0xaa55，這里涉及到了大小端字節(jié)序三圆。
但是自己突然又有個(gè)問(wèn)題狞换，這里的存放順序是大小端問(wèn)題避咆，但是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)又分為存在堆與棧中，這兩者是怎么聯(lián)系起來(lái)的修噪？自己以前寫過(guò)關(guān)于結(jié)構(gòu)體內(nèi)存存放的一篇文章查库，現(xiàn)在看來(lái)當(dāng)時(shí)還沒(méi)有想到與堆棧之間的聯(lián)系，那現(xiàn)在來(lái)看一下數(shù)據(jù)存放與堆棧之間的關(guān)系黄琼。
大小端存儲(chǔ)
這個(gè)概念在網(wǎng)絡(luò)編程中應(yīng)該會(huì)涉及到樊销，雖然現(xiàn)在各種服務(wù)器模型和框架(事實(shí)上在設(shè)計(jì)socket網(wǎng)絡(luò)編程之初就已經(jīng)考慮了這個(gè)問(wèn)題)都已經(jīng)有了非常好的處理大小端存儲(chǔ)的方式，htonl脏款、ntohl....围苫；但是了解一下為什么這么做也是比較重要的:
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，從低地址往高地址(一般visual studio提供的內(nèi)存查看方式都是這樣弛矛，我們就采用這種描述方式)來(lái)看够吩，小端會(huì)將數(shù)據(jù)的低字節(jié)部分先放入，然后放高字節(jié)部分丈氓，就比如int x=0x12345678，存放在內(nèi)存中就是78 56 34 12强法。大端則和我們讀寫方式一致(從低到高地址的讀寫方式)万俗，同樣的x存放順序?yàn)?code>12 34 56 78.
堆與棧
首先看一下堆與棧的結(jié)構(gòu):
堆與棧其實(shí)是在同一段地址空間的，不同的是棧是往下增長(zhǎng)饮怯，堆是往上增長(zhǎng)闰歪；所以說(shuō)應(yīng)該寫道堆的數(shù)據(jù)因?yàn)樘鄬懙綏Ｖ惺呛侠淼?雖然不應(yīng)該這么做)，但是因?yàn)闂Ｊ浅绦蜃詣?dòng)分配蓖墅、堆是自己分配的库倘，所以非常有可能會(huì)發(fā)生堆棧沖突！
在C++中论矾，內(nèi)存分成5個(gè)區(qū)教翩，分別是堆、棧贪壳、自由存儲(chǔ)區(qū)饱亿、全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)和常量存儲(chǔ)區(qū)。
棧：就是那些由編譯器在需要的時(shí)候分配闰靴，在不需要的時(shí)候自動(dòng)清楚的變量的存儲(chǔ)區(qū)彪笼。里面的變量通常是局部變量、函數(shù)參數(shù)等蚂且。
堆：就是那些由new分配的內(nèi)存塊配猫，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應(yīng)用程序去控制杏死，一般一個(gè)new就要對(duì)應(yīng)一個(gè)delete泵肄。如果程序員沒(méi)有釋放掉捆交，那么在程序結(jié)束后，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回收凡伊。
自由存儲(chǔ)區(qū)：就是那些由malloc等分配的內(nèi)存塊零渐，他和堆是十分相似的，不過(guò)它是用free來(lái)結(jié)束自己的生命的系忙。
全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)：全局變量和靜態(tài)變量被分配到同一塊內(nèi)存中诵盼，在以前的C語(yǔ)言中，全局變量又分為初始化的和未初始化的银还，在C++里面沒(méi)有這個(gè)區(qū)分了风宁，他們共同占用同一塊內(nèi)存區(qū)。
常量存儲(chǔ)區(qū)：這是一塊比較特殊的存儲(chǔ)區(qū)蛹疯，他們里面存放的是常量戒财，不允許修改。
對(duì)于堆區(qū)捺弦、棧區(qū)和靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)它們之間最大的不同在于饮寞，棧的生命周期很短暫。但是堆區(qū)和靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)的生命周期相當(dāng)于與程序的生命同時(shí)存在（如果不在程序運(yùn)行中間將堆內(nèi)存delete的話）列吼，我們將這種變量或數(shù)據(jù)成為全局變量或數(shù)據(jù)幽崩。但是，對(duì)于堆區(qū)的內(nèi)存空間使用更加靈活寞钥，因?yàn)樗试S你在不需要它的時(shí)候慌申，隨時(shí)將它釋放掉，而靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)將一直存在于程序的整個(gè)生命周期中理郑。
聯(lián)系
我們分別寫一個(gè)非常簡(jiǎn)單的程序來(lái)看一下0x12345678與a這兩個(gè)是怎么存儲(chǔ)在內(nèi)存中的:
棧中:
堆中:
靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中:
但是自己一直覺(jué)得有問(wèn)題的地方是這樣的蹄溉，我們都知道程序在“中斷”跳轉(zhuǎn)的時(shí)候是會(huì)在棧中保存程序的上下文的(返回地址、變量.....)您炉；所以我認(rèn)為我們?cè)诒４娼Y(jié)構(gòu)體的時(shí)候柒爵，雖然結(jié)構(gòu)體也是在編譯的時(shí)候視為數(shù)據(jù)類型，然后分配在棧中邻吭。但是結(jié)構(gòu)體中的成員變量的存放應(yīng)該也和自身的類型有關(guān)餐弱，所以如果他們也是局部變量的時(shí)候應(yīng)該也分配在棧中，其地址順序也應(yīng)該符合棧的存放方式囱晴，但是看下圖:
順序不對(duì)案囹尽？其實(shí)這里犯了一個(gè)很大的錯(cuò)誤畸写，就是并沒(méi)有意識(shí)到成員變量此時(shí)并不是所謂的"局部變量"了Ｍ郧啤！而是非靜態(tài)成員變量枯芬，我們可以通過(guò)類的內(nèi)存分配看到如下結(jié)構(gòu):
這里的x與c都是非靜態(tài)成員變量论笔，是分配在堆中的采郎，所以可以解釋了。
而成員變量和局部變量是有區(qū)別的:
a定義的位置不同
成員變量：定義于類中狂魔，作用于整個(gè)類
局部變量：定義于方法或者語(yǔ)句中蒜埋，作用于該方法或者該語(yǔ)句。
b內(nèi)存中出現(xiàn)的時(shí)間和位置不同
成員變量：當(dāng)對(duì)象創(chuàng)建時(shí)最楷，出現(xiàn)在堆內(nèi)存當(dāng)中整份。
局部變量：所屬區(qū)域被運(yùn)算時(shí)，出現(xiàn)在棧內(nèi)存當(dāng)中籽孙。
c生命周期不同
成員變量：隨著對(duì)象的出現(xiàn)而出現(xiàn)烈评，隨著對(duì)象的消失而消失。
局部變量：隨著所屬區(qū)域運(yùn)算結(jié)束犯建，它就被釋放讲冠。
d初始化值不同
成員變量：成員變量因?yàn)樵诙褍?nèi)存中，所以它有默認(rèn)初始值适瓦。
局部變量：沒(méi)有默認(rèn)的初始值竿开。
那么如果我們?cè)赾lass中定義一個(gè)函數(shù)，函數(shù)中用了局部變量玻熙，那么這個(gè)類中非靜態(tài)成員函數(shù)的局部變量是符合我們說(shuō)的數(shù)據(jù)存放規(guī)則的么德迹？答案是：是的！
這里引用一下總結(jié)的靜態(tài)成員變量與非靜態(tài)成員變量的區(qū)別:
1揭芍、從保存位置：
a) 靜態(tài)成員變量： 方法區(qū)的靜態(tài)區(qū)域
b) 非靜態(tài)成員變量： 堆內(nèi)存中的對(duì)象空間里面
2、從書寫格式上看：
a) 靜態(tài)成員變量： 在數(shù)據(jù)類型前面多了一個(gè)static修飾
b) 非靜態(tài)成員變量： 沒(méi)有static修飾
3卸例、從生命周期上看：
a) 靜態(tài)成員變量： 在類加載的時(shí)候称杨，類加載完成，就分配完空間筷转；直到類被卸載時(shí)空間被回收
b) 非靜態(tài)成員變量： 創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候分配空間姑原； 對(duì)象變?yōu)槔臻g被回收的時(shí)候被銷毀
4、從使用方法上看：
a) 靜態(tài)成員變量： 直接通過(guò)類名使用
b) 非靜態(tài)成員變量： 必須通過(guò)對(duì)象使用
5呜舒、從修改后的影響范圍上看：
a) 靜態(tài)成員變量： 對(duì)該類的所有對(duì)象都有影響锭汛；
b) 非靜態(tài)成員變量： 只對(duì)一個(gè)對(duì)象有影響
結(jié)語(yǔ)
其實(shí)寫完以后發(fā)現(xiàn)其實(shí)并不需要糾結(jié)的，就是根據(jù)變量類型按照堆或棧的順序存儲(chǔ)袭蝗，然后再根據(jù)數(shù)據(jù)大小分成字節(jié)唤殴，再按字節(jié)序存儲(chǔ)就行了。
