C 記憶體分配問題彙總(多篇部落格的總結)

2021-07-22 21:18:24 字數 2161 閱讀 7851

c/c++記憶體分配有三種方式:

[1]從靜態儲存區域分配。內存在程式編譯的時候就已經分配好,這塊內存在程式的整個執行期間都存在。例如全域性變數,static變數。

[2]在棧上建立。在執行函式時,函式內區域性變數的儲存單元都可以在棧上建立,函式執行結束時這些儲存單元自動被釋放。

棧記憶體分配運算內置於處理器的指令集中,效率很高,但是分配的記憶體容量有限。

[3]從堆上分配,亦稱動態記憶體分配。程式在執行的時候用malloc或new申請任意多少的記憶體,程式設計師自己負責在何時用free或delete釋放記憶體。

動態記憶體的生存期由程式設計師決定,使用非常靈活,但如果在堆上分配了空間,就有責任**它,否則執行的程式會出現記憶體洩漏,

頻繁地分配和釋放不同大小的堆空間將會產生堆內碎塊。

1、棧區: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。其操作方式類似於資料結構中的棧。

2、堆區:一般由程式設計師分配和釋放,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。

3、全域性(靜態)資料區: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。

4、文字常量區:常量字串存放在這裡,程式結束後由系統釋放。

5、程式**區:存放函式體的二進位制**。

堆(heap)和棧(stack)是c/c++程式設計不可避免會碰到的兩個基本概念。首先,這兩個概念都可以在講資料

結構的書中找到,他們都是基本的資料結構,雖然棧更為簡單一些。

在具體的c/c++程式設計框架中,這兩個概念並不是並行的。對底層機器**的研究可以揭示,棧是機器系

統提供的資料結構,而堆則是c/c++函式庫提供的。

具體地說,現代計算機(序列執行機制),都直接在**底層支援棧的資料結構。這體現在,有專門的寄

存器指向棧所在的位址,有專門的機器指令完成資料入棧出棧的操作。

這種機制的特點是效率高,支援的資料有限,一般是整數,指標,浮點數等系統直接支援的資料型別,

並不直接支援其他的資料結構。因為棧的這種特點,對棧的使用在程式中是非常頻繁的。對子程式的調

用就是直接利用棧完成的。機器的call指令裡隱含了把返回位址推入棧,然後跳轉至子程式位址的操

作,而子程式中的ret指令則隱含從堆疊中彈出返回位址並跳轉之的操作。c/c++中的自動變數是直接利

用棧的例子,這也就是為什麼當函式返回時,該函式的自動變數自動失效的原因。

和棧不同,堆的資料結構並不是由系統(無論是機器系統還是作業系統)支援的,而是由函式庫提供的。

基本的malloc/realloc/free函式維護了一套內部的堆資料結構。當程式使用這些函式去獲得新的記憶體

空間時,這套函式首先試圖從內部堆中尋找可用的記憶體空間,如果沒有可以使用的記憶體空間,則試圖利

用系統呼叫來動態增加程式資料段的記憶體大小,新分配得到的空間首先被組織進內部堆中去,然後再以

適當的形式返回給呼叫者。當程式釋放分配的記憶體空間時,這片記憶體空間被返回內部堆結構中,可能會

被適當的處理(比如和其他空閒空間合併成更大的空閒空間),以更適合下一次記憶體分配申請。這套複雜

的分配機制實際上相當於乙個記憶體分配的緩衝池(cache),使用這套機制有如下若干原因:

系統呼叫可能不支援任意大小的記憶體分配。有些系統的系統呼叫只支援固定大小及其倍數的記憶體請

求(按頁分配);這樣的話對於大量的小記憶體分類來說會造成浪費。

系統呼叫申請記憶體可能是代價昂貴的。系統呼叫可能涉及使用者態和核心態的轉換。

沒有管理的記憶體分配在大量複雜記憶體的分配釋放操作下很容易造成記憶體碎片。

堆和棧的對比

從以上知識可知,棧是系統提供的功能,特點是快速高效,缺點是有限制,資料不靈活;而堆是函式庫

提供的功能,特點是靈活方便,資料適應面廣泛,但是效率有一定降低。棧是系統資料結構,對於進

程/執行緒是唯一的;堆是函式庫內部資料結構,不一定唯一。不同堆分配的記憶體無法互相操作。棧空間

分靜態分配和動態分配兩種。靜態分配是編譯器完成的,比如自動變數(auto)的分配。動態分配由

alloca函式完成。棧的動態分配無需釋放(是自動的),也就沒有釋放函式。為可移植的程式起見,棧的

動態分配操作是不被鼓勵的!堆空間的分配總是動態的,雖然程式結束時所有的資料空間都會被釋放回

系統,但是精確的申請記憶體/釋放記憶體匹配是良好程式的基本要素。

c 的記憶體分配問題

這裡主要說的是c 的類的初始化問題。在c 類的初始化過程由於goto 語句和switch都可能跳過構造建構函式的呼叫,而引起不必要的錯誤。這裡用的是 c 程式設計思想 書中的程式說明。當我們沒有顯示的表示建構函式時候是不會出現問題的。includeusing namespace std class ...

C 程式記憶體分配的問題

概述 在c 中物件可以靜態分配 即編譯器在處理程式源 時分配也可以動態分配 即程式執行時呼叫執行時刻庫函式來分配。靜態記憶體分配是在程式執行之前進行的因而效率比較高,而動態記憶體分配則可以靈活的處理未知數目的元素。分析 靜態與動態記憶體分配的兩個主要區別是 1.靜態物件是有名字的變數我們直接對其進行...

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概述 在c 中物件可以靜態分配 即編譯器在處理程式源 時分配也可以動態分配 即程式執行時呼叫執行時刻庫函式來分配。靜態記憶體分配是在程式執行之前進行的因而效率比較高,而動態記憶體分配則可以靈活的處理未知數目的元素。分析 靜態與動態記憶體分配的兩個主要區別是 1.靜態物件是有名字的變數我們直接對其進行...