一個由 c/c++編譯過的程序佔用的內存分爲以下幾個部分:
1. 棧區:就是那些由編譯器在需要的時候分配,在不需要的時候自動清除的變量的存儲區。裏面的變量通常是局部變量、函數參數等。
2. 堆區(動態內存分配):通過new和malloc分配,由delete或free手動釋放或者程序結束自動釋放。動態內存的生存期人爲決定,使用靈活。缺點是容易分配/釋放不當容易造成內存泄漏,頻繁分配/釋放會產生大量內存碎片。 若程序員不釋放,程序結束時可能由OS(操作系統)回收。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式類似於鏈表。
3.全局區(靜態區)static :全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的。在以前的C語言中,全局變量又分爲初始化的和未初始化的,在C++裏面沒有這個區分了,他們共同佔用同一塊內存區。程序結束後由系統釋放。
4.常量存儲區:這是一個比較特殊的存儲區,裏面存放的是常量,不允許修改。程序結束後由系統釋放。
5. 程序代碼區:存放函數的二進制代碼。
下面說一下棧存儲和堆存儲的區別:
棧存儲:棧存儲通常用於存儲佔用空間小,生命週期短的數據,如局部變量和參數變量等。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。
堆存儲:由於大量new/delete的使用,容易造成大量的內存碎片;由於沒有專門的系統支持,效率很低;由於可能引發用戶態和核心態的切換,內存的申請,代價變得更加昂貴。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。
在地址分配方面:對於堆來講,向着內存地址增加的方向;對於棧來講,向着內存地址減小的方向增長。(聯繫:小尾端是高位字節在高端地址、低位字節在低位地址,因此在壓棧時先壓高字節後壓低字節)。
分配效率:棧是機器系統提供的數據結構,計算機會在底層對棧提供支持:分配專門的寄存器存放棧的地址,壓棧出棧都有專門的指令執行,這就決定了棧的效率比較高。堆則是C/C++函數庫提供的,它的機制是很複雜的,例如爲了分配一塊內存,庫函數會按照一定的算法(具體的算法可以參考數據結構/操作系統)在堆內存中搜索可用的足夠大小的空間,如果沒有足夠大小的空間(可能是由於內存碎片太多),就有可能調用系統功能去增加程序數據段的內存空間,這樣就有機會分到足夠大小的內存,然後進行返回。顯然,堆的效率比棧要低得多。
References:
https://www.jianshu.com/p/96717289ddeb
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