關於C++/C的內存分配
1、概述
在調試C++/C程序時，經常會遇到這樣的現象，程序運行到某個函數時突然奔潰；使用New或者malloc函數分配一段內存空間時，程序運行一段時間出現奔潰現象。總之，我們經常遇到程序奔潰的問題，而這些問題有時可能也把我們自己搞得很奔潰了。但如果我們能夠了解基本的堆和棧的概念，或許可以避免那些奔潰的瞬間吧。
2、內存分配
常見系統中，都是採用段式內存管理架構。這種架構將內存空間分爲：代碼段(text/code)、數據段(data)和BSS段(bss)。
2.1、代碼段(text segment)
2.1.1、概述
代碼段主要是指存放程序執行代碼的一塊內存區域。這部分區域所要佔用的大小在程序運行前就已經確定，並且該內存區域通常屬於只讀。在代碼段中，也有可能包含一些只讀的常量變量。
2.1.2、program
用戶程序存放在代碼段中，並且一般該區域的屬性只具有隻讀屬性，某些架構下，也允許代碼段爲可寫，及允許修改程序。
2.1.3、rodata
該段一般屬於常量區，用於存放常量數據。rodata全稱read only data,及指只讀數據。所以一般將常量數據存放到該區域，但不是所有的常量都存放在rodata段，有的數據直接放在代碼段中。
- 常量不一定都放在rodata區域，有的立即數會直接編碼在指令裏，存放在代碼段(.text)中。
- 對於字符串常量，編譯器會自動去掉重複的字符串，保證一個字符串在一個可執行文件中只存在一份拷貝。
- rodata是在多個進程間是共享的，這可以提高空間利用率
- 在有的嵌入式系統中，rodata放在ROM裏，運行時直接讀取ROM內存,無需要加載到內存空間裏
由此可見，在rodata區域的數據，可以在對各進程間共享，可以大大提高空間利用率，甚至可以不佔用RAM空間。另外由於rodata是在只讀的內存頁面中，是受保護的，任何修改其值的操作都會被及時發現，這樣可以幫助提高程序的穩定性。
2.2、BSS段(bss segment)
2.2.1、概述
bss段通常用來存放程序中未初始化或初始化爲0的全局變量和靜態局部變量。
2.2.1、bss(Block Started by Symbol)
bss段屬於靜態內存分配，空間結構類似於stack。該區域的數據不會影響最終輸出文件大小。由於是未初始化的變量，編譯器生成輸出文件時，就不需要記錄初始值，只需記錄分配的首末地址即可。同樣對於初始值爲0的變量，由於初始值已知，所以也不需要在輸出文件中記錄，只要在加載時，系統統一賦值0即可。
在大多數系統中，注意不是全部，在加載程序時，會把所有的bss段的變量全部清零，無需你手動去清零。但是像我之前接觸過的TI的C2000系列處理器並不會幫你做上述的操作。所以，爲了保證程序的可移植性，手動把這些變量初始化爲0是比較好的編碼習慣。
2.3、數據段(data segment)
2.3.1、概述
數據段主要用來存儲程序中的初始化的且不爲0的全局變量和靜態變量，以及提供可供系統動態分配或者用戶程序申請的內存空間。
2.3.2、靜態數據(static data)
靜態數據段屬於靜態內存分配，比較佔文件空間和運行時的內存空間。
2.3.3、堆(heep)
堆的內存申請和釋放都需要程序去控制，容易產生memory leak，生長方向向上。一般在C++中使用new操作符去申請內存空間，使用delete去釋放相應的內存。這塊區域的內存空間的釋放系統不會去管，需應用程序自己去管理。所以當我們使用new去申請內存空間時,一定要注意使用delete去釋放對應的內存空間，否則容易導致內存的泄漏。
2.3.4、棧(stack)
棧的內存申請和釋放由系統去管理，生長方向向下，及向着內存地址減小的方向增長。主要存放函數中的局部變量，以及函數調用時，其參數也會被壓入發起調用的進程棧中，並且待到函數調用結束時，函數的返回值也會被存放會棧中。由於棧的先進後出的結構特點，所以棧特別方便用來保存/恢復調用現場。從這個意義上講，我們可以把棧看成一個寄存、交換零時數據的內存區。
2.3.4、堆(heep)和棧(stack)的區別
| 對比 | 堆 | 棧 |
|---|---|---|
| 管理方式 | 用戶管理 | 系統管理 |
| 空間大小 | 幾乎無限制 | 有限制 |
| 碎片產生 | 有 | 無 |
| 生長方向 | 向上 | 向下 |
| 分配方式 | 動態 | 靜態和動態 |
| 分配效率 | 低 | 高 |