C++堆栈与函数调用

一、C++程序内存分配

1）在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都在栈上创建，函数结束是，这些存储单元自动被释放。栈内存的分配运算内置于处理器的指令集中，一般采用寄存器来存取，效率很高但是分配的内存容量有限。

2）从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行时malloc或new任意多的内存，程序员自己负责在何时用free和Delete来释放内存。动态内存的生存周期由程序员自己决定，使用非常灵活。

3）从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在，例如全局变量，static变量。静态存储区在堆内。

4）文字常量分配在文字常量区，程序结束后由系统释放。文字常量在堆内。

5）程序代码区，在堆内。

下面举个例子：

 #include<string.h>
 #include<stdlib.h>
 int a=;    //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="";    //12345\0在常量区，p3在栈上
     static int c=;     //全局（静态）初始化区
     p1=(char *)malloc();
     p2=(char *)malloc();  //分配得来的10和20个字节在堆上
     strcpy(p1,""); //12345\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的“12345”优化成一个地方
     return ;
 }

二、三种内存对象的比较

　　栈对象的优势是在适当的时间自动生成，又在适当的时间自动销毁，不需要程序员操心；而栈对象的创建速度一般较堆对象快，因为分配堆对象时，会调用operate new操作，operate new操作会采用某种内存空间搜索算法，而这个搜索过程可能是很浪费时间的，产生栈对象没有这么麻烦，它仅仅需要移动栈顶指针就行了。但是，要注意的是，通常栈空间容量比较小，一般是1MB~2MB（在windows中为2MB），所以体积比较大的对象不适合在栈中分配。特别要注意在递归函数中最好不要使用栈对象，因为随着递归调用深度的增加，所需要的栈空间也会线性增加，当所需栈空间不够时，便会导致栈溢出，这样就会产生运行时错误。

　　堆对象创建和销毁都要程序员负责，所以，如果处理不好，就会发生内存问题。如果分配了堆对象却忘记了释放就会产生内存泄露；如果已经释放了对象，却没有将相应的指针置为NULL，该指针就是所谓的“悬挂指针”，再度调用此指针就会出现非法访问，严重时导致程序崩溃。但是高效地使用堆对象也可以大大提高代码质量。比如我们需要创建一个大对象，且需要被多个函数访问，那么这个时候创建一个堆对象无疑是良好的选择，因为我们通过在各个函数之间传递这个堆对象的指针，便可以实现对该对象的共享，相比整个对象的传递，大大降低了对象的拷贝时间。另外，相比于栈空间，堆的容量要大的多，甚至在物理内存不够时，如果这时还需要创建新的堆对象，通常不会产生运行是错误，而是系统会使用虚拟内存来扩展实际的物理内存。

　　静态存储区。所有的全局对象、静态对象都在静态存储区分配。全局对象时在main()函数执行之前就分配好了的。其实，在main函数的显示代码之前，会调用一个由编译器生成的_main()函数，而_main()函数会进行所有全局对象的构造和初始化工作。而在main()函数结束之前，会调用由编译器生成的exit函数，来释放所有的全局对象。

比如下面的代码：

void main()

{

　　//显式代码

}

实际上被转化成这样

void main()

{

　　_main();　　//隐式代码，由编译器产生，用于构造所有全局对象

　　...   ...;　　 //显式代码

　　exit(); 　　 //隐式代码，由编译器产生，用于释放所有全局对象

}

三、栈内存与堆内存的区别

　　1）申请后系统的响应

　　 　栈：只要栈的剩余空间大于所申请的空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出，windows中将提示overflow。

　　　堆：在记录空闲内存地址的链表中寻找一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。另外，对于大多数系统会在这块内存空间的首地址出记录本次分配空间的大小，这样代码中的delete 才能正确释放本内存空间。系统会将多余的那部分重新放回到空闲链表中。

　　2）栈和堆的存储内容

　　　栈：在栈中，第一个进栈的是进入主函数后下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数编译器中，参数是由右往左入栈，然后是函数中的局部变量。注意，静态变量不入栈。出栈则刚好顺序相反。当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。

　　　堆：一般在堆的头部用一个字节存放堆的大小，具体内容由程序员安排。