变量空间分配、堆、栈

一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分

1、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,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。

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 。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,呵呵。

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, 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。 - 程序结束后有系统释放

4、文字常量区—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。

堆与栈的讨论:

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。

系统响应:

  对于堆,应知道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)。

  对于栈,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。

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,它是一个先进后出的队列,进出一一对应,不会产生碎片。

生长方向:(这决定了栈在高地址区、堆在底地址区)

  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calloc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。

  栈是极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。

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