程序的內(nèi)存分配

一個(gè)由C/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分

1、棧區(qū)(stack)― 由編譯器自動(dòng)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、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(shí)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、全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static)― 全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)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、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、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),p3在棧上。
    
    static int c =0; // 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),編譯器可能會(huì)將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個(gè)地方。
    
}

堆和棧的理論知識(shí)

stack:

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

heap:

需要程序員自己申請(qǐng),并指明大小,在c中malloc函數(shù)

如p1 = (char *)malloc(10);

在C++中用new運(yùn)算符

如p2 = (char *)malloc(10);

但是注意p1、p2本身是在棧中的。

申請(qǐng)后系統(tǒng)的響應(yīng):

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

堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí), 會(huì)遍歷該鏈表,尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序,另外,對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng),會(huì)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(diǎn)的大小不一定正好等于申請(qǐng)的大小,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中.

申請(qǐng)大小的限制:

棧:在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。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,在WINDOWS下,棧的大小是2M(也有的說是1M,總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)),如果申請(qǐng)的空間超過棧的剩余空間時(shí),將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。

堆:堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲(chǔ)的空閑內(nèi)存地址的,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。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

申請(qǐng)效率的比較:

棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配,速度較快。但程序員是無法控制的。

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

另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存,他不是在堆,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。但是速度快,也最靈活。

堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容:

棧: 在函數(shù)調(diào)用時(shí),第一個(gè)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(gè)參數(shù),在大多數(shù)的C編譯器中,參數(shù)是由右往左入棧的,然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。

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

堆:一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。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(yùn)行時(shí)刻賦值的;

而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)就確定的;

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

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(diǎn)菜(發(fā)出申請(qǐng))、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會(huì)切菜、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。 

使用堆就象是自己動(dòng)手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。
最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成,瀏覽時(shí)請(qǐng)結(jié)合常識(shí)與多方信息審慎甄別。
平臺(tái)聲明:文章內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))由作者上傳并發(fā)布,文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點(diǎn),簡書系信息發(fā)布平臺(tái),僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。

相關(guān)閱讀更多精彩內(nèi)容

友情鏈接更多精彩內(nèi)容