內存區域的劃分和分配

一個由c/C++編譯的程序佔用的內存分爲以下幾個部分

1、棧區(stack)— 程序運行時由編譯器自動分配,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。程序結束時由編譯器自動釋放。

2、堆區(heap) — 在內存開闢另一塊存儲區域。一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鏈表,呵呵。用malloc, calloc, realloc等分配內存的函數分配得到的就是在堆上

3、全局區(靜態區)(static)—編譯器編譯時即分配內存。全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的。對於C語言初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。而C++則沒有這個區別 - 程序結束後由系統釋放

4、文字常量區 —常量字符串就是放在這裏的。 程序結束後由系統釋放

5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。

C語言程序的內存分配方式

1.內存分配方式 
  內存分配方式有三種:
  [1]從靜態存儲區域分配。內存在程序編譯的時候就已經分配好,這塊內存在程序的整個運行期間都存在。例如全局變量,static變量。
  [2]在上創建。在執行函數時,函數內局部變量的存儲單元都可以在棧上創建,函數執行結束時這些存儲單元自動被釋放。棧內存分配運算內置於處理器的指令集中,效率很高,但是分配的內存容量有限。
  [3]從上分配,亦稱動態內存分配。程序在運行的時候用malloc或new申請任意多少的內存,程序員自己負責在何時用free或delete釋放內存。動態內存的生存期由程序員決定,使用非常靈活,但如果在堆上分配了空間,就有責任回收它,否則運行的程序會出現內存泄漏,頻繁地分配和釋放不同大小的堆空間將會產生堆內碎塊。
2.程序的內存空間 
  一個程序將操作系統分配給其運行的內存塊分爲4個區域,如下圖所示。
  一個由C/C++編譯的程序佔用的內存分爲以下幾個部分,
  1、棧區(stack)—  由編譯器自動分配釋放 ,存放爲運行函數而分配的局部變量、函數參數、返回數據、返回地址等。其操作方式類似於數據結構中的棧。
  2、堆區(heap) —  一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收 。分配方式類似於鏈表。
  3、全局區(靜態區)(static)—存放全局變量、靜態數據、常量。程序結束後由系統釋放。
  4、文字常量區 —常量字符串就是放在這裏的。 程序結束後由系統釋放。
  5、程序代碼區—存放函數體(類成員函數和全局函數)的二進制代碼。

3.堆與棧的比較 
  3.1申請方式
  stack: 由系統自動分配。 例如,聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自動在棧中爲b開闢空間。
  heap: 需要程序員自己申請,並指明大小,在C中malloc函數,C++中是new運算符
  如p1 = (char *)malloc(10); p1 = new char[10];
  如p2 = (char *)malloc(10); p2 = new char[20];
  但是注意p1、p2本身是在棧中的。
  3.2申請後系統的響應
  棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統將爲程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。
  堆: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。
  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。
  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。
  3.3申請大小的限制
  棧:在Windows下,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: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。
  3.4申請效率的比較
  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,他不是在堆,也不是棧,而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。
  3.5堆和棧中的存儲內容
  棧: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。
  堆: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。
  3.6存取效率的比較
  char s1[] = "a";
  char *s2 = "b";
  a是在運行時刻賦值的;而b是在編譯時就確定的;但是,在以後的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。

詳情見大佬原文:https://www.cnblogs.com/ruixin-jia/p/5877492.html

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