c c 記憶體劃分

2021-05-22 12:25:12 字數 2842 閱讀 9012

一、乙個經過編譯的c/c++的程式占用的記憶體分成以下幾個部分:

1、棧區(stack):由編譯器自動分配和釋放 ,存放函式的引數值、區域性變數的值等,甚至函式的呼叫過程都是用棧來完成。其操作方式類似於資料結構中的棧。

2、堆區(heap) :一般由程式設計師手動申請以及釋放, 若程式設計師不釋放,程式結束時可能由os** 。注意它與資料結構中的堆是兩回事,分配方式類似於鍊錶。

3、全域性區(靜態區)(static):全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的,初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域, 未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。程式結束後由系統釋放空間。

4、文字常量區:常量字串就是放在這裡的。 程式結束後由系統釋放空間。

5、程式**區:存放函式體的二進位制**。

下面的例子可以完全展示不同的變數所佔的記憶體區域:

//main.cpp

int a = 0; 全域性初始化區

char *p1; 全域性未初始化區

main()

二、棧(stack)和堆(heap)具體的區別。

1、在申請方式上

棧(stack): 現在很多人都稱之為堆疊,這個時候實際上還是指的棧。它由編譯器自動管理,無需我們手工控制。 例如,宣告函式中的乙個區域性變數 int b 系統自動在棧中為b開闢空間;在呼叫乙個函式時,系統自動的給函式的形參變數在棧中開闢空間。

堆(heap): 申請和釋放由程式設計師控制,並指明大小。容易產生memory leak。

在c中使用malloc函式。

如:p1 = (char *)malloc(10);

在c++中用new運算子。

如:p2 = new char[20];//(char *)malloc(10);

但是注意p1本身在全域性區,而p2本身是在棧中的,只是它們指向的空間是在堆中。

2、申請後系統的響應上

棧(stack):只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統將為程式提供記憶體,否則將報異常提示棧溢位。

堆(heap): 首先應該知道作業系統有乙個記錄空閒記憶體位址的鍊錶,當系統收到程式的申請時, 會遍歷該鍊錶,尋找第乙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鍊錶中刪除,並將該結點的空間分配給程式。另外,對於大多數系統,會在這塊記憶體空間中的首位址處記錄本次分配的大小,這樣,**中的delete或free語句才能正確的釋放本記憶體空間。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鍊錶中。

3、申請大小的限制

棧(stack):在windows 下,棧是向低地 址擴充套件的資料結構,是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是棧頂的位址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在windows下,棧的大小是2m(也有的說 是1m,總之是乙個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。 例如,在vc6下面,預設的棧空間大小是1m(好像是,記不清楚了)。當然,我們可以修改:開啟工程,依次操作選單如 下:project->setting->link,在category 中選中output,然後在reserve中設定堆疊的最大值和commit。

注意:reserve最小值為4byte;commit是保留在虛擬記憶體的頁檔案裡面,它設定的較大會使棧開闢較大的值,可能增加記憶體的開銷和 啟動時間。

堆(heap): 堆是向高位址擴充套件的資料結構,是不連續的記憶體區域(空閒部分用鍊錶串聯起來)。正是由於系統是用鍊錶來存 儲 空閒記憶體,自然是不連續的,而鍊錶的遍歷方向是由低位址向高位址。一般來講在32位系統下,堆記憶體可以達到4g的空間,從這個角度來看堆記憶體幾 乎是沒有什麼限制的。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

4、分配空間的效率上

堆(heap):是c/c++函式庫提供的,由new或malloc分配的記憶體,一般速度比較慢,而且容易產生記憶體碎片。它的機制是很複雜的, 例如為了分配一塊記憶體,庫函式會按照一定的演算法(具體的演算法可以參考資料結構/作業系統)在堆記憶體中搜尋可用的足夠大小的空間,如果沒有足夠大小的空間 (可能是由於記憶體碎片太多),就有可能呼叫系統功能去增加程式資料段的記憶體空間,這樣就有機會分到足夠大小的記憶體,然後進行返回。這樣可能引發使用者態和核 心態的切換,記憶體的申請,代價變得更加昂貴。顯然,堆的效率比棧要低得多。

5、堆和棧中的儲存內容

棧(stack):在函式呼叫時,第乙個進棧的是主函式中子函式呼叫後的下一條指令(子函式呼叫語句的下一條可執行語句)的位址,然後是子函式 的各個形參。在大多數的c編譯器中,引數是由右往左入棧的,然後是子函式中的區域性變數。注意:靜態變數是不入棧的。 當本次函式呼叫結束後,區域性變數先出棧,然後是引數,最後棧頂指標指向最開始存的位址,也就是主函式中子函式呼叫完成的下一條指令,程式由該點繼續執行。

堆(heap):一般是在堆的頭部用乙個位元組存放堆的大小,堆中的具體內容有程式設計師安排。

6、訪問效率的比較

這個應該是顯而易見的。拿棧上的陣列和堆上的陣列來說:

void main()

int arr[5]=;

int *arr1;

arr1=new int[5];

for (int j=0;j<=4;j++)

arr1[j]=j+6;

int a=arr[1];

int b=arr1[1];

上面**中,arr1(區域性變數)是在棧中,但是指向的空間確在堆上,兩者的訪問效率,當然是arr高。因為arr[1]可以直接訪問,但是訪 問arr1[1],首先要訪問陣列的起始位址arr1,然後才能訪問到arr1[1]。

總而言之,言而總之:

堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出:

使用棧就象我們去飯館裡吃飯,只管點菜(宣告變數)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作, 他的好處是快捷,但是自由度小。

使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。

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