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  • 内存分配及堆与栈的区别

    1.内存分配方式

    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.从堆栈上分配。函数内的局部变量的存储单元,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mallocnew申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用freedelete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。

    2.程序的内存空间

    一个程序将操作系统分配给其运行的内存块分为5个区域:
      1、栈区(stack):由编译器自动分配释放 ,存放为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。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, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。分配方式类似于链表。
      3静态区,亦称全局区。全局变量、静态变量和常量都是存储在该区的,程序结束后该区的变量由系统释放。该区具体又可以三部分:

                  1)已初始化的全局变量和静态变量。

                  2)未初始化的全局变量和静态变量。

                  3)常量数据区。

      4、文字常量区:程序代码中使用的常量字符串,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。

    3.例子

    int a = 0;	//全局初始化区
    char *p1;	//全局未初始化区
    
    int main()
    {
    	int b;	//局部变量,栈区
    
    	char s[] = "abc";		//局部变量,栈区, abc在常量区
    	char *p2;				//局部变量,栈区
    	char *p3 = "123456";	//123456在常量区,p3栈区。
    
    	static int c =0;		//静态变量,全局初始化区
    
    	//动态函数分配的区域就在堆区。
    	p1 = (char *)malloc( sizeof(char) * 10 );
    	p2 = (char *)malloc( sizeof(char) * 20 );
    	
    	strcpy(p1, "123456"); //123456放在常量区
    
    	return 0;
    }

    4 堆与栈的区别

    4.1 申请方式

           stack: 由系统自动分配,是由编译器自动管理,无需我们手工控制。
      heap: 需要程序员自己申请,并指明大小。对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak

    4.2 申请后响应

           stack: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。

           heap: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。 

    4.3 申请的空间大小

          stack:在 WINDOWS下,栈的大小是2M,由编译器决定。

          heap: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。

    4.4 生长方式

          stack:栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。

          heap:向着内存地址增加的方向,是不连续的内存区域,系统使用链表来管理空闲的内存地址。

    4.5 申请效率

          stack:由于栈是编译器自动管理的,因此栈的申请效率高,但程序员无法控制。

          heap:堆由new或malloc动态申请,一般速度较慢,并且容易产生内存碎片。能被程序员控制,使用方便。

    4.6 存储内容

          stack: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

         heap: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。




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