C/C++程序内存分配详解
一、常见的几个区
1、栈区(stack)程序运行时由编译器自动分配,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。程序结束时由编译器自动释放。
2、堆区(heap)在内存开辟另一块存储区域。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) 编译器编译时即分配内存。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。
二、栈和堆的主要区别
1、管理方式不同:
栈:是由编译器自动管理,无需我们手工控制。
堆:释放工作由程序员控制,容易产生内存泄露。
2、空间大小不同:
栈:一般都是有一定的空间大小的,例如,在VC6下面,默认的栈空间大小是1M。当然,这个值可以修改。
堆:一般来讲在32位系统下,堆内存可以达到4G的空间,从这个角度来看 堆内存几乎是没有什么限制的。
3、能否产生碎片不同:
栈:不会产生碎片,因为栈是先进后出的队列,他们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出,在他弹出之前,在他上面的后进的栈内容已经被弹出。
堆:频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。
4、生长方向不同:
栈:生长方向是向下的,是向着内存地址减小的方向增长。
堆:生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向。
5、分配方式不同:
栈:栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的, 比如局部变量的分配。动态分配由malloca函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。
堆:堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。
6、分配效率不同:
栈:栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率 比较高。
堆:C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)在 堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会 分 到足够大小的内存,然后进行返回。显然,堆的效率比栈要低得多。
三、总结
1、堆和栈相比,由于大量new/delete的使用, 容易造成大量的内存碎片;由于没有专门的系统支持,效率很低;由于可能引发用户态和核心态的切换,内存的申请,代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最 广泛的,就算是函数的调用也利用栈去完成,函数调用过程中的参数,返回地址, EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以,我们推荐大家尽量用栈,而不是用堆。
2、虽然栈有如此众多的好处,但是由于和堆相比不是那么灵活,有时候分配大量的内存空间,还是用堆好一些。
3、无论是堆还是栈,都要防止越界现象的发生(除非你是故意使其越界),因为越界的结果要么是程序崩溃,要么是摧毁程序的堆、栈结构,产生以想不到的结果。
参考:http://my.oschina.net/solu/blog/2537
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