各種變量的存儲位置

存儲區域

內存存儲區域主要分爲一下幾塊區域:
├———————┤低端內存區域
│ …… │堆棧區域
├———————┤
│ 動態數據區 (自由存儲區)│
├———————┤
│ …… │
├———————┤
│ 代碼區 │
├———————┤
│ 靜態數據區 │
├———————┤
│ …… │
├———————┤高端內存區域
1. *棧區域*:由編譯器自動分配釋放 ,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。
2. *堆區域*:由new分配的內存塊,他們的釋放編譯器不去管,由我們的應用程序去控制,一般一個new就要對應一個delete。如果程序員沒有釋放掉,那麼在程序結束後,操作系統會自動回收。在堆中存放空閒內存地址鏈表,申請的時候是去遍歷鏈表獲取地址的,所以地址與地址之間可能不連續.
3. *自由(動態)存儲區*:由malloc等分配的內存塊,他和堆是十分相似的,不過它是用free來結束自己的生命的。
4. *靜態(全局)存儲區*:全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,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。 程序結束後由系統釋放。
5. *常量存儲區*:這是一塊比較特殊的存儲區,他們裏面存放的是常量,不允許修改.
6. *程序代碼區*:存放函數體中的二進制代碼

端模式

端模式:字節在內存中分佈的順序,分爲大端字節序和小端字節序
小端字節序:低字節存放在低地址,高字節存放在高地址.
大端字節序:低字節存放在高地址,高字節存放在低地址.
不同系統之間通信採用大端字節序.

棧和堆

堆和棧的主要區別由以下幾點:
  1、管理方式不同;
  2、空間大小不同;
  3、能否產生碎片不同;
  4、生長方向不同;
  5、分配方式不同;
  6、分配效率不同;
  管理方式:對於棧來講,是由編譯器自動管理,無需我們手工控制;對於堆來說,釋放工作由程序員控制,容易產生memory leak。
  空間大小:一般來講在32位系統下,堆內存可以達到4G的空間,從這個角度來看堆內存幾乎是沒有什麼限制的。但是對於棧來講,一般都是有一定的空間大小的,例如,在VC6下面,默認的棧空間大小是1M。當然,這個值可以修改。
  碎片問題:對於堆來講,頻繁的new/delete勢必會造成內存空間的不連續,從而造成大量的碎片,使程序效率降低。對於棧來講,則不會存在這個問題,因爲棧是先進後出的隊列,他們是如此的一一對應,以至於永遠都不可能有一個內存塊從棧中間彈出,在他彈出之前,在他上面的後進的棧內容已經被彈出,詳細的可以參考數據結構。
  生長方向:對於堆來講,生長方向是向上的,也就是向着內存地址增加的方向;對於棧來講,它的生長方向是向下的,是向着內存地址減小的方向增長。
  分配方式:堆都是動態分配的,沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式:靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的,比如局部變量的分配。動態分配由malloca函數進行分配,但是棧的動態分配和堆是不同的,他的動態分配是由編譯器進行釋放,無需我們手工實現。
  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。
  從這裏我們可以看到,堆和棧相比,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。所以棧在程序中是應用最廣泛的,就算是函數的調用也利用棧去完成,函數調用過程中的參數,返回地址, EBP和局部變量都採用棧的方式存放。所以,我們推薦大家儘量用棧,而不是用堆。
  雖然棧有如此衆多的好處,但是由於和堆相比不是那麼靈活,有時候分配大量的內存空間,還是用堆好一些。
  無論是堆還是棧,都要防止越界現象的發生(除非你是故意使其越界),因爲越界的結果要麼是程序崩潰,要麼是摧毀程序的堆、棧結構,產生以想不到的結果。

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