C++程序中的内存布局

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内存分配:

1、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,存放局部变量、临时变量、参数值。其操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区(heap) — 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。
3、全局区(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(.data区), 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(.bss区)。 - 程序结束后由系统释放。
4、文字常量区(常量区) —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。


这其中最容易混淆的就是:常量到底存在哪?

想弄清楚这个问题,首先要明确,什么是常量?

而我们通常说的常量包括文字常量字符串常量数字常量常变量,如'a',"ab",1和 const int a。


注意!常量区既不是存放文字常量和数字常量(存放在代码区),也不是存放常变量(存放在堆区和栈区)的地方。常量区存储的是字符串常量,类的虚函数表等

代码区和文字常量区有时合称为只读区


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来看一个网上很流行的经典例子:

main.cpp

  int a =2; //全局初始化区 
  char *p1; //全局未初始化区 
  main() 
  { 
      int b; //栈 
      char s[] = "abc"; //!!!!!!特别注意!!!!!!此处全部存储在栈中,不存放在常量区 
      char *p2; //栈 
      char *p3 = "123456"; //123456\0在常量区,p3在栈上。 
      static int c =1; //全局(静态)初始化区 
     p1 = (char *)malloc(10); //堆 
     p2 = (char *)malloc(20);  //堆 
 }






堆和栈是面试被经常问的,这里详细讲解一下


栈上的空间是自动分配自动回收的,堆则是程序员根据需要自己申请的空间,需要程序员手动释放

内存分配中的栈和堆

内存中的堆和栈要和数据结构中的堆和栈区分开!!
堆的具体实现和操作系统有关,个人感觉内存中的堆还是更像链表

C/C++程序内存分配如下图所示:

无标题

堆和栈的其它几点不同:

1.申请后系统的响应

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

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结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的 delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

也就是说堆会在申请后还要做一些后续的工作这就会引出申请效率的问题。

2.申请效率的比较

根据第0点和第1点可知。

栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

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。

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,是一块连续的内存的区域。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2M(也有的说是1M,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时,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。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,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.堆和栈中的存储内容

由于栈的大小有限,所以用子函数还是有物理意义的,而不仅仅是逻辑意义。

栈: 在函数调用时,第一个进栈的是主函数中函数调用后的下一条指令(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,参数是由右往左入栈的,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,程序由该点继续运行。

堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。

参考资料:
http://www.cnblogs.com/lln7777/archive/2012/03/14/2396164.html

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