內(nèi)存布局

????? C++的內(nèi)存分為5大區(qū)，按照地址從高位到低位的順序殉摔，分別為棧區(qū)州胳，堆區(qū)，BBS區(qū)逸月，數(shù)據(jù)區(qū)栓撞，代碼區(qū)。

棧區(qū)

???? 編譯器自動(dòng)管理分配碗硬，存放程序中的局部變量瓤湘，函數(shù)參數(shù)值，返回變量恩尾。內(nèi)存分配從高地址向低地址增長(zhǎng)弛说。

堆區(qū)

???? 程序中用戶自定義動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存區(qū)域，內(nèi)存分配從低地址向高地址增長(zhǎng)翰意。

BBS區(qū)

???? 存放程序中被顯示初始化為0的全局變量和靜態(tài)變量剃浇；以及未被初始化的全局變量和靜態(tài)變量。

數(shù)據(jù)區(qū)

???? 存放已初始化的全局變量猎物，靜態(tài)變量虎囚，常量數(shù)據(jù)(如字符串常量)。

代碼區(qū)

???? 存放可執(zhí)行程序的機(jī)器碼蔫磨。

下圖是內(nèi)存布局的基本結(jié)構(gòu)

C++內(nèi)存布局

函數(shù)棧

?????? 如上圖所示淘讥，可執(zhí)行程序文件包含BBS，數(shù)據(jù)區(qū)和代碼區(qū)堤如，可執(zhí)行程序載入內(nèi)存后系統(tǒng)會(huì)保留一些空間蒲列，堆區(qū)和棧區(qū)。堆區(qū)主要是動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存（默認(rèn)情況下）搀罢，而棧區(qū)主要是函數(shù)以及局部變量等蝗岖。

當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí)，一塊連續(xù)內(nèi)存壓入棧榔至；函數(shù)返回時(shí)抵赢，堆棧幀彈出。

堆棧幀包含如下數(shù)據(jù)：

1).函數(shù)返回地址

2).局部變量/CPU寄存器數(shù)據(jù)備份

以main調(diào)用fa(),fa調(diào)用fb(),來舉例說明函數(shù)調(diào)用壓棧過程唧取，如下圖所示：

調(diào)用進(jìn)棧

函數(shù)調(diào)用結(jié)束后會(huì)依次出棧铅鲤，如下圖所示：

出棧

全局變量

????? 當(dāng)全局變量，靜態(tài)變量未被初始化的時(shí)候枫弟，他們記錄在BBS段邢享。

?????? 處于BBS段的變量值默認(rèn)為0，考慮到這一點(diǎn)淡诗，BBS段內(nèi)部無需存儲(chǔ)大量的零值骇塘，只需記錄字節(jié)個(gè)數(shù)即可伊履。BBS段主要是為了節(jié)省可執(zhí)行文件在磁盤上所占空間，它只記錄變量所需的大小款违。對(duì)未初始化的大型數(shù)組的節(jié)省效率比較明顯唐瀑，舉例如下：

d

在上述程序中，若不存在BBS段奠货，可執(zhí)行文件將開辟10000*sizeof（int）大小的空間，并全部存儲(chǔ)為0座掘，該變量將在磁盤上占用39KB的空間递惋，但是若存在BBS段，則在可執(zhí)行文件中溢陪，將只是記錄現(xiàn)在BBS段總大小40000即可萍虽，無需占據(jù)39KB的空間。

系統(tǒng)載入可執(zhí)行程序后形真，將BBS段的數(shù)據(jù)載入數(shù)據(jù)段杉编，并將內(nèi)存初始化為0，再調(diào)用程序入口main函數(shù)咆霜。

內(nèi)存對(duì)齊

? ? ? 對(duì)于基本類型邓馒，如float，double蛾坯，int光酣，char等，他們的大小和內(nèi)存占用是一致的脉课。但是對(duì)于結(jié)構(gòu)體而言救军，我們?nèi)〉闷鋝izeof的結(jié)果，會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)值可能會(huì)大于結(jié)構(gòu)體成員大小的總和倘零，這是由于結(jié)構(gòu)體內(nèi)部成員進(jìn)行了內(nèi)存對(duì)齊唱遭。

???? 進(jìn)行內(nèi)存對(duì)齊有2個(gè)好處：

??? 1）.內(nèi)存對(duì)齊使數(shù)據(jù)讀取更高效

????? 在硬件設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)讀取的處理器只能從地址為k的倍數(shù)內(nèi)存處開始讀取數(shù)據(jù)呈驶，這種讀取方式相當(dāng)于將內(nèi)存分為多個(gè)塊拷泽，如果內(nèi)存可以從任意位置開始存放的話，數(shù)據(jù)很可能會(huì)被分散到多個(gè)塊中袖瞻，處理分散在多個(gè)塊中的數(shù)據(jù)需要移除首位不需要的字節(jié)跌穗，然后進(jìn)行合并，非常耗時(shí)虏辫。為了提高數(shù)據(jù)的讀取效率蚌吸，程序分配的內(nèi)存不是連續(xù)存儲(chǔ)的，而是按首地址為k的倍數(shù)方式存儲(chǔ)砌庄，這樣就可以一次性讀取數(shù)據(jù)羹唠，而不需要額外的操作奕枢。

?? 2).在某些平臺(tái)上，不進(jìn)行內(nèi)存對(duì)齊會(huì)崩潰?

????? 不是所有的硬件平臺(tái)CPU都能訪問任意地址上的數(shù)據(jù)佩微，某些硬件平臺(tái)只能在某些地址處取得特定類型數(shù)據(jù)缝彬，否則會(huì)拋出硬件異常。

內(nèi)存對(duì)齊規(guī)則

?????? 定義有效對(duì)齊值為結(jié)構(gòu)體中最寬成員和編譯器/用戶指定對(duì)齊值中較小的那個(gè)哺眯。

1).結(jié)構(gòu)體起始地址為有效對(duì)齊值的整數(shù)倍

2).結(jié)構(gòu)體總大小為有效對(duì)齊值得整數(shù)倍

3).結(jié)構(gòu)體第一個(gè)成員偏移值為0谷浅，之后成員的偏移值為min（有效對(duì)齊值，自身大心套俊）的整數(shù)倍一疯。

相當(dāng)于每個(gè)成員要進(jìn)行對(duì)齊，并且每個(gè)結(jié)構(gòu)體也要進(jìn)行對(duì)齊夺姑。

內(nèi)存碎片

?????? 程序的內(nèi)存往往不是緊湊連續(xù)排布的墩邀，而是存在著許多碎片。我們跟據(jù)碎片的原因把碎片分為內(nèi)部碎片和外部碎片兩張類型：

1).內(nèi)部碎片：系統(tǒng)分配的內(nèi)存大于實(shí)際所需的內(nèi)存（內(nèi)存對(duì)齊機(jī)制）

2).外部碎片：不斷分配回收不同大小的內(nèi)存盏浙，由于內(nèi)存分布散亂眉睹，較大內(nèi)存無法分配。

繼承類布局

????? 繼承

????? 如果一個(gè)類繼承自另一個(gè)類废膘，那么它自身數(shù)據(jù)位于父類之后竹海。

????? 含虛函數(shù)的類

????? 如果當(dāng)前類包含虛函數(shù)，則會(huì)在類的最前端占用4個(gè)字節(jié)丐黄，用于存儲(chǔ)虛表指針站削，它指向一個(gè)虛函數(shù)表， 虛函數(shù)表中包含當(dāng)前類的所有虛函數(shù)指針孵稽。

?? ?? 虛函數(shù)表?? 下一章詳細(xì)講解许起。