一、C++ 内存区域
C++ 内存分为 5 个区域：
- 堆 heap ：
由 new 分配的内存块，其释放编译器不去管，由程序员自己控制。如果程序员没有释放掉，在程序结束时系统会自动回收。涉及的问题：“缓冲区溢出”、“内存泄露”。 - 栈 stack ：
是那些编译器在需要时分配，在不需要时自动清除的存储区。存放局部变量、函数参数。存放在栈中的数据只在当前函数及下一层函数中有效，一旦函数返回了，这些数据也就自动释放了。 - 全局/静态存储区 （
.bss段和.data段） ：
全局和静态变量被分配到同一块内存中。在 C 语言中，未初始化的放在.bss段中，初始化的放在.data段中；在 C++ 里则不区分了。 - 常量存储区 （
.rodata段） ：
存放常量，不允许修改（通过非正当手段也可以修改）。 - 代码区 （
.text段） ：
存放代码（如函数），不允许修改（类似常量存储区），但可以执行（不同于常量存储区）。
注意：静态局部变量也存储在全局/静态存储区，作用域为定义它的函数或语句块，生命周期与程序一致。
二、Linux内存分步
在 Linux 系统中，程序在内存中的分布如下所示：
低地址
.text---> .data --->.bss
--->heap(堆) --> unused <-- stack(栈)
-->env
高地址
Linux 下 32 位环境的用户空间内存分布情况图：
三、堆和栈的区别
- 申请方式不同。
- 栈由系统自动分配。
- 堆是自己申请和释放的。
- 申请大小限制不同。
- 栈顶和栈底是之前预设好的，栈是向栈底扩展，大小固定，可以通过ulimit -a查看，由ulimit -s修改。
- 堆向高地址扩展，是不连续的内存区域，大小可以灵活调整。
- 申请效率不同。
- 栈由系统分配，速度快，不会有碎片。
- 堆由程序员分配，速度慢，且会有碎片。
- 大小不同。
- 栈由系统分配，速度快，不会有碎片。
- 堆由程序员分配，速度慢，且会有碎片。
| 1 | 堆 | 栈 |
|---|---|---|
| 管理方式 | 堆中资源由程序员控制（容易产生memory leak） | 栈资源由编译器自动管理，无需手工控制 |
| 内存管理机制 | 系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序申请时，遍历该链表，寻找第一个空间大于申请空间的堆结点，删 除空闲结点链表中的该结点，并将该结点空间分配给程序（大多数系统会在这块内存空间首地址记录本次分配的大小，这样 delete 才能正确释放本内存空间，另外系统会将多余的部分重新放入空闲链表中） | 只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统为程序提供内存，否则报异常提示栈溢出。（这一块理解一下链表和队列的区别，不连续空间和连续空间的区别，应该就比较好理解这两种机制的区别了） |
| 空间大小 | 堆是不连续的内存区域（因为系统是用链表来存储空闲内存地址，自然不是连续的），堆大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存（32bit 系统理论上是 4G），所以堆的空间比较灵活，比较大 | 栈是一块连续的内存区域，大小是操作系统预定好的，windows 下栈大小是 2M（也有是 1M，在 编译时确定，VC 中可设置） |
| 碎片问题 | 对于堆，频繁的 new/delete 会造成大量碎片，使程序效率降低 | 对于栈，它是有点类似于数据结构上的一个先进后出的栈，进出一一对应，不会产生碎片。（看到这里我突然明白了为什么面试官在问我堆和栈的区别之前先问了我栈和队列的区别） |
| 生长方向 | 堆向上，向高地址方向增长。 | 栈向下，向低地址方向增长。 |
| 分配方式 | 堆都是动态分配（没有静态分配的堆） | 栈有静态分配和动态分配，静态分配由编译器完成（如局部变量分配），动态分配由 alloca 函数分配，但栈的动态分配的资源由编译器进行释放，无需程序员实现。 |
| 分配效率 | 堆由 C/C++ 函数库提供，机制很复杂。所以堆的效率比栈低很多。 | 栈是其系统提供的数据结构，计算机在底层对栈提供支持，分配专门 寄存器存放栈地址，栈操作有专门指令。 |
参考：