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  • 堆&栈

    内存分配方式有三种:

    [1]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。

    [2]在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。

    [3]从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由程序员决定,使用非常灵活,但如果在堆上分配了空间,就有责任回收它,否则运行的程序会出现内存泄漏,频繁地分配和释放不同大小的堆空间将会产生堆内碎块。

    程序的内存分配一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分:

    image
    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。例如,声明在函数中一个局部变量 int x; 系统自动在栈中为x开辟空间。
    2、堆区(heap): 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。在c中malloc函数:

        如p1 = (char *)malloc(10);
        在C++中用new运算符
        如p2 = (char *)malloc(10);
        注意p1、p2本身是在栈中的,而malloc(10)的数据存放在堆中,p1、p2只是指向了这些数据而以。
    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(全局区=静态区),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。

    程序结束后有系统释放。
    4、文字常量区:常量字符串就是放在这里(全局区)。 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。
    例子程序
    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
    char s[] = "abc";// 栈
    char *p2; //栈
    char *p3 = "123456"; //123456\0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\0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。
    }

    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,C++中是new运算符。

    如p1 = (char *)malloc(10); p1 = new char[10];

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

    但是注意p1、p2本身是在栈中的。

    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。

    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。

    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。但是速度快,也最灵活。

    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。

    存取效率的比较

    char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";//栈中
    char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";//常量区中
    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
    a = c[1];
    mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
    mov byte ptr [ebp-4],cl

    a = p[1];
    mov edx,dword ptr [ebp-14h]
    mov al,byte ptr [edx+1]
    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针值读到edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。

    2012.3.25补充

    概念区别

    http://blog.csdn.net/zzzmmmkkk/article/details/4282204

    4.静态变量和普通变量

    静态变量和普通变量在内存中的存储位置是严格区分开的,以保证使用静态变量的效率.

    静态变量:是应用程序级别的变量,它的生命周期是整个应用程序的生命周期,所有的会话都可以访问的变量,在程序结束后才释放内存空间

    普通变量:它只是在当前会话有效,在离开会话、或者页面后,它就无效,空间也会被自动的释放。

    5.静态局部变量和普通局部变量

    普通局部变量在定义它的函数内有效,函数执行后自动释放空间下一次调用时会被重新分配;静态局部变量只在定义它的函数内有效,只是程序仅分配一次内存,函数返回后,该变量不会消失。

    6.静态全局变量和普通全局变量

    普通全局变量在整个工程文件内都有效;静态全局变量只在定义它的文件内有效。

    7.静态函数和普通函数

    在C中static函数叫内部函数,也有成为静态函数的.只能供本文件使用.  普通函数生命周期为工程的结束,通过extern可以实现外部文件或模块的引用

    而对于类的静态函数和非静态函数:不同的调用要求决定了它们在使用上的方便程度,非静态成员函数要通过对象调用,所以要求首先建立一个对象;而静态成员函数可不建立对象就可以被使用。因此,与类的非静态数据成员无关的成员函数,虽然可以被定义为非静态函数,但是如果定义为静态函数的话在使用上会更加方便。
    另外,如果类的成员函数想作为回调函数来使用,一般情况下只能将它定义为静态成员才行。


    全局变量和局部静态变量

    http://topic.csdn.net/t/20050808/13/4195727.html

    都存在静态数据区, 编译时就分配好了。

    存储的位置相同, 

    虽然作用域不同。

    但是作用域是一个语法层次的问题了。并不表示在内存上的区域不同。 

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