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  • 局部变量/局部静态变量/全局变量/全局静态变量

    c++内存到底分几个区?

    一:

      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(如new,delete), 若程序员没有释放,程序结束时可能由os自动回收 。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、常量存储区---存放的是常量,不允许修改。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。

          6、自由存储区---由malloc等分配的内存块,和堆是十分相似,不过它是用free来释放的。

    二:

    1、bss是英文block started by symbol的简称,通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域,在程序载入时由内核清0。bss段属于静态内存分配。它的初始值也是由用户自己定义的连接定位文件所确定,用户应该将它定义在可读写的ram区内,源程序中使用malloc分配的内存就是这一块,它不是根据data大小确定,主要由程序中同时分配内存最大值所确定,不过如果超出了范围,也就是分配失败,可以等空间释放之后再分配。

    2、text段是程序代码段,在at91库中是表示程序段的大小,它是由编译器在编译连接时自动计算的,当你在链接定位文件中将该符号放置在代码段后,那么该符号表示的值就是代码段大小,编译连接时,该符号所代表的值会自动代入到源程序中。

    3、data包含静态初始化的数据,所以有初值的全局变量和static变量在data区。段的起始位置也是由连接定位文件所确定,大小在编译连接时自动分配,它和你的程序大小没有关系,但和程序使用到的全局变量,常量数量相关。

    4、stack保存函数的局部变量和参数。是一种“后进先出”(last in first out,lifo)的数据结构,这意味着最后放到栈上的数据,将会是第一个从栈上移走的数据。对于哪些暂时存贮的信息,和不需要长时间保存的信息来说,lifo这种数据结构非常理想。在调用函数或过程后,系统通常会清除栈上保存的局部变量、函数调用信息及其它的信息。栈另外一个重要的特征是,它的地址空间“向下减少”,即当栈上保存的数据越多,栈的地址就越低。栈(stack)的顶部在可读写的ram区的最后。

    5、heap保存函数内部动态分配内存,是另外一种用来保存程序信息的数据结构,更准确的说是保存程序的动态变量。堆是“先进先出”(first in first out,fifo)数据结构。它只允许在堆的一端插入数据,在另一端移走数据。堆的地址空间“向上增加”,即当堆上保存的数据越多,堆的地址就越高。

    局部变量,局部静态变量,全局变量,全局静态变量区别:

    局部变量:栈区

    局部静态变量:静态区

    全局变量:静态区的常量区

    全局静态变量:静态区

    以下是一段实际说明的程序代码:

    这是一个前辈写的,非常详细

    //main.cpp

    int a = 0; 全局初始化区

    char *p1; 全局未初始化区

    main() {

      int b;          //栈上

      char s[] = "abc"; //栈上

      char *p2;    //栈上

      char *p3 = "123456"; //123456在常量区,p3在栈上。

      static int c =0;         //全局(静态)初始化区

      p1 = (char *)malloc(10);

      p2 = (char *)malloc(20);   //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。

      strcpy(p1, "123456");       //123456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

    }

    二、堆和栈的理论知识

    2.1申请方式

    stack: 由系统自动分配。 例如,声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间 heap: 需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数 如p1 = (char *)malloc(10); 在C++中用new运算符 如p2 = (char *)malloc(10); 但是注意p1、p2本身是在栈中的。

    2.2 申请后系统的响应 栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。 堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时, 会遍历该链表,寻找第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,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

    2.3申请大小的限制 栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在 WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。 堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。

    2.4申请效率的比较: 栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。 堆是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便. 另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存,虽然用起来最不方便。但是速度, 也最灵活

    2.5堆和栈中的存储内容 栈: 在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(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,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。 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:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

    2.6存取效率的比较

    char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的; 而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的; 但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。 比如: #include void main() { char a = 1; char c[] = "1234567890"; char *p ="1234567890"; a = c[1]; a = p[1]; return; } 对应的汇编代码 10: a = c[1]; 00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh] 0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl 11: a = p[1]; 0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h] 00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1] 00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al 第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。

    C++变量根据定义位置的不同,具有不同的作用域,作用域可分为6种:全局作用域,局部作用域,语句作用域,类作用域,命名作用域和文件作用域。

    从作用域看:

    全局变量具有全局作用域。全局变量只需在一个源文件中定义,就可以作用于所有的源文件。当然,其他不包括全局变量定义的源文件需要用extern关键字再次声明这个全局变量。

    静态局部变量具有局部作用域。它只被初始化一次,自从第一次初始化直到程序与你新内阁结束都一直存在,他和全局变量的区别在于全局变量对所有的函数都是可见的,而静态局部变量只对定义自己的函数体始终可见。

    局部变量也只有局部作用域,他是自动对象,他在程序运行期间不是一直存在,而是只在函数执行期间存在,函数的一次调用结束后,变量就被撤销,其所占用的内存也被收回。

    静态全局变量也具有全局作用域,他与全局变量的区别在于如果程序包含多个文件的话,他作用于定义它的文件里,不能作用到其他文件里,即被static关键字修饰过的变量具有文件作用域。这样即使两个不同的源文件都定义了相同的静态全局变量,他们也是不同的变量。

    从分配内存空间看:

    全局变量、静态局部变量、静态全局变量都在静态存储区分配空间,而局部变量在栈分配空间。

    全局变量本身就是静态存储方式,静态全局变量当然也是静态存储方式。这两者在存储方式上没有什么不同。区别在于非静态全局变量的作用域是整个源程序,当一个源程序由多个源文件组成时,非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。而静态全局变量则限制了其作用域,即只在定义该变量的源文件内有效,在同一源程序的其他源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域局限于一个源文件内,只能为该源文件内的函数公用,因此可以避免在其他源文件中引起错误。

    1、静态变量会被放在程序的静态数据存储区里,这样可以在下一次调用的时候还可以保持原来的赋值。这一点是他与堆栈变量和堆变量的区别

    2、变量用static告知编译器,自己仅仅在变量的作用域范围内可见。这一点是他与全局变量的区别。

    从以上分析可以看出,把局部变量改变为静态变量后是改变了他的存储方式,即改变了他的生存期。把全局变量改变为静态变量后是改变了他的作用域,限制了他的使用范围,因此static这个说明符在不同的地方起的作用是不同的。

    TIPS:

    1、若全局变量仅在单个文件中访问,则可以讲这个变量修改为静态全局变量。

    2、若全局变量仅在单个函数中使用,则可以将这个变量修改为该函数的静态局部变量。

    3、全局变量、静态局部变量、静态全局变量都存放在静态数据存储区。

    4、函数中必须要使用static变量的情况:当某函数的返回值为指针类型时,则必须是static的局部变量的地址作为返回值,若为auto类型,则返回为错指针。

    参考链接:http://hi.baidu.com/evi1r4pper/item/e08f9d080be17e32a3332adb

                  http://www.cnblogs.com/chenglei/archive/2009/09/06/1561367.html

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/followyourdream/p/3365120.html
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