C++内存分配方式-堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区
一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分:
1、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区(heap) — 一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS(操作系统)回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。
3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。
一般程序由new产生的动态数据放在堆区,函数内部的自动变量放在栈区.自动变量一般会随着函数的退出而释放空间,静态数据(即使是函数内部的静态局部变量)都存放在全局数据区.因此它们并不会随着函数的退出而释放空间.
实例讲解:
int a=0; 全局初始化区
char *p1; 全局未初始化区
int main()
{
int b; //栈
char s[]="abc"; //栈
char *p2; //栈
char *p3="123456"; //123456/0在常量区,p3在栈上。
static int c =0;//全局(静态)初始化区
p1 = (char *)malloc(10); //分配得来得10和20字节的区域就在堆区
p2 = (char *)malloc(20);
strcpy(p3,"123456"); //123456/0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456" 优化成一个地方。
}
下面详细讲解一下内存分配的几个区:
- 栈:就是那些由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清除的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。在一个进程中,位于用户虚拟地址空间顶部的是用户栈,编译器用它来实现函数的调用。和堆一样,用户栈在程序执行期间可以动态地扩展和收缩。
- 堆:当运行程序调用malloc()时就会从中分配,调用free()归还内存。如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收。堆可以动态地扩展和收缩。
- 自由存储区:C++中通过new和delete动态分配和释放对象的抽象概念,通过new来申请的内存区域可称为自由存储区,通过delete归还内存。
基本上,所有的C++编译器默认使用堆来实现自由存储,运算符new和delete内部默认是使用malloc和free的方式来被实现,这时藉由new运算符分配的对象,说它在堆上也对,说它在自由存储区上也正确。
说明:new和delete是运算符。
- 全局/静态存储区,全局变量和静态变量被分配到同一块内存中,在以前的 C 语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的(初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量与静态变量在相邻的另一块区域,同时未被初始化的对象存储区可以通过 void* 来访问和操纵,程序结束后由系统自行释放),在 C++ 里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。
- 常量存储区,这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改(当然,你要通过非正当手段也可以修改,而且方法很多)
void f() { int* p=new int[5]; }
这条短短的一句话就包含了堆与栈,看到 new,我们首先就应该想到,我们分配了一块堆内存,那么指针 p 呢?他分配的是一块栈内存,所以这句话的意思就是:在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针 p。在程序会先确定在堆中分配内存的大小,然后调用 operator new 分配内存,然后返回这块内存的首地址,放入栈中。
那么该怎么去释放呢?使用 delete []p。
堆与栈的讨论:
管理方式:
堆中资源由程序员控制。
栈资源由编译器自动管理,无需手工控制。
系统响应:
对于堆,应知道系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序申请时,遍历该链表,寻找第一个空间大于申请空间的堆结点,删除空闲结点链表中的该结点,并将该结点空间分配给程序(大多数系统会在这块内存空间首地址记录本次分配的大小,这样delete才能正确释放本内存空间,另外系统会将多余的部分重新放入空闲链表中)。
对于栈,只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统为程序提供内存,否则报异常提示栈溢出。
空间大小:
堆是不连续的内存区域(因为系统是用链表来存储空闲内存地址,自然不是连续的),堆大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存(32bit系统理论上是4G),所以堆的空间比较灵活,比较大。
栈是一块连续的内存区域,大小是操作系统预定好的,windows下栈大小是2M。
碎片问题:
对于堆,频繁的new/delete??会造成大量碎片,使程序效率降低。
对于栈,它是一个先进后出的队列,进出一一对应,不会产生碎片。
生长方向:
堆向上,向高地址方向增长。
栈向下,向低地址方向增长。
分配方式:
堆都是动态分配(没有静态分配的堆)。
栈有静态分配和动态分配,静态分配由编译器完成(如局部变量分配),动态分配由alloca函数分配,但栈的动态分配的资源由编译器进行释放,无需程序员实现。
分配效率:
堆由C/C++函数库提供,机制很复杂。所以堆的效率比栈低很多。
栈是极其系统提供的数据结构,计算机在底层对栈提供支持,分配专门寄存器存放栈地址,栈操作有专门指令
from:https://blog.csdn.net/duan19920101/article/details/50989431
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