一個進程在內存中的佈局

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對於一個完整的程序,在內存中分佈情況如下圖:

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值得一提的是:在C#struct存放在棧區,class存放在堆區,所以一般struct要比class要快的。

 

堆和棧的比較表(僅針對C++

 

(Stack)

(Heap)

申請方式

OS自動分配。例如在函數聲明一個局部變量int b; OS自動在棧中爲b開闢空間

需要程序員自己申請,並指明大小,在cmalloc函數,如p1 = (char*)malloc(10); C++中用new運算符如p2 = new char[10];

注意:p1p2本身是在棧中的

申請後系統響應

只要棧的剩餘空間大於所申請的空間,系統將爲程序提供內存,否則將報異常提示棧移除。

首先應該知道操作系統有一個記錄空閒內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閒結點鏈表中刪除,並將該結點的空間分配給程序,另外,對於大多數系統,會在這塊內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存空間。另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒鏈表中。

申請大小的限制

棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在WINDOWS下,棧的大小是2M (也有的說是1M,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。

堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閒內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

申請的效率

棧由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。

堆是由new分配的內存,一般速度比較慢,而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便。

另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內存,它不是在堆,也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。

存儲內容

在函數調用時,第一個進棧的是主函數中後的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然後是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然後是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。

當本次函數調用結束後,局部變量先出棧,然後是參數,最後棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續運行。

一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。

存取效率


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