c++基础---c/c++编程-内存分配5大区(总结)

2016-11-30 10:11:54来源:http://blog.csdn.net/WaitForFree/article/details/8887352作者:WaitForFree人点击

一、栈区(stack):由编译器自动分配和释放,存放函数的参数值、局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。


二、堆区(heap):一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时可能由操作系统回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。


三、全局区(又叫静态区)(static):全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。


四、常量区(又叫文字常量区):常量字符串就放在这里。程序结束后由系统释放。


五、程序代码区:存放函数体的二进制代码。(请注意是函数体)


注意:有时候对一个进程的内存空间在逻辑上也可简单的划分为三个部分:代码区、静态数据区和动态数据区。


动态数据区一般就是“堆栈”。“栈”和“堆”虽然都属于动态数据区,但确是不同的东西,栈是一种线性结构,而堆是一种链式结构。进程中的每个线程都有私有的“栈”,所以每个线程虽然代码一样,但本地变量的数据都是互补干扰的。堆和栈可以分别通过“基地址”和“栈顶”地址来描述。


全局变量和静态变量存放在静态数据区,本地变量存放在动态数据区,即堆栈中。【按这种分法,文字常量也放在静态数据区。】


函数调用过程描述:不同的语言有不同的规定,这些规定因素包括参数的压入栈规则和堆栈的平衡。Windows API的调用规则和ANSI C的函数调用规则是不一样的,前者被调用函数调整堆栈,后者由调用者调整堆栈。两者通过“_stdcall”和“_cdecl”(decl是declare单词缩写)前缀区分。


例如:strcpy(p1,"123456");这句中“123456”这个字符串就被编译器放在常量区。


栈和堆的理论知识如下:


1、申请方式


栈:由系统自动分配。


堆:需要程序员自己申请,并指明大小,在c中用malloc函数,在c++中用new运算符。


2、申请后系统的响应


栈:只要栈的剩余空间大于所申请的空间,系统将为程序提供内存,否则将报“栈溢出”异常提示。


堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆节点,然后将该节点从空闲节点链表中删除,并将该节点的空间分配给程序。对于大多数系统,会在这块内存空间的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确地释放本内存空间。另外,由于找到的堆节点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动地将多余的那部分重新放入空闲链表中。


3、申请大小的限制


栈:在windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在windows下,栈的大小是2MB(也有的说是1MB,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。


堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统使用链表存储空闲内存地址的,自然是不连续的。而链表的遍历方向是由低地址向高地址,堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。


4、申请效率的比较


栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员无法控制。


堆:是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便。另外,在windows下,最好的方式是用VirtralAlloc分配内存。不是在堆,也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一块内存,虽然用起来最不方便,但是速度最快,也最灵活。


5、堆和栈中的存储内容


栈:在函数调用时,第一个进栈的是主函数中的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数。在大多数的C编译器中,参数是从右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。


当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由改点继续执行。


堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的内容由程序员安排。


6、存储效率的比较


例如main函数中有如下两条语句:


char s1[ ]="aaaaaaaaa";


char * s2="bbbbbbbbb";


其中,aaaaaaaa是在运行时刻赋值的并放在main函数的栈(主线程栈)中,而bbbbbbbbb是在编译时就确定的,放在文字常量区。但是,在以后的存取中,在栈上的数组s1要比指针s2所指向的字符串(文字常量区和堆区)块。因为根据他们对应的汇编指令分析可知,第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到cpu寄存器中了,而第二种则要先把edx寄存器指中,再根据edx中的内容去读取字符,显然慢了。

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