堆内存和栈内存（待处理……）

参考：http://blog.csdn.net/abcjennifer/article/details/39780819

待续……

堆：顺序任意 
栈：先进后出 

堆和栈的差别 

一、预备知识—程序的内存分配 
一个由c/C++编译的程序占用的内存分为下面几个部分 
1、栈区（stack）— 由编译器自己主动分配释放 ，存放函数的參数值，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） — 一般由程序猿分配释放。 若程序猿不释放，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
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还有一块区域。 - 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的。

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。 

二、样例程序 
这是一个前辈写的，很具体 
//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:由系统自己主动分配。

比如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自己主动在栈中为b开辟空间 
heap:须要程序猿自己申请。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);可是注意p1、p2本身是在栈中的 
2.2申请后系统的响应 

栈：仅仅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暇内存地址的链表。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，然后将该结点从空暇结点链表中删除，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语句才干正确的释放本内存空间。另外。因为找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自己主动的将多余的那部分又一次放入空暇链表中。  

注意这里，malloc分配失败会返回空指针。但new分配失败仅仅会抛出异常,须要

catch ( const bad_alloc& e ) {

            return -1;

}

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。由编译器决定栈的大小（一般1M/2M）。假设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。这是因为系统是用链表来存储的空暇内存地址的，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，堆获得的空间比較灵活，也比較大。  

2.4申请效率的比較： 

栈由系统自己主动分配。速度较快。但程序猿是无法控制的。 

堆是由new分配的内存，一般速度比較慢，并且easy产生内存碎片,只是用起来最方便. 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，尽管用起来最不方便。可是速度快。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，然后是函数的各个參数，在大多数的C编译器中，參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，然后是參数。最后栈顶指针指向最開始存的地址，也就是主函数中的下一条指令。程序由该点继续执行。

 

堆：通常是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的详细内容有程序猿安排。  

2.6存取效率的比較  

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";  // in stack
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";  // in heap

aaaaaaaaaaa是在执行时刻赋值的；而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；可是。在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(比如堆)快。

 
比方： 

#include
void main()
{
     char a = 1;
     char c[] = "1234567890";
     char *p ="1234567890";
     a = c[1];
     a = p[1];
     return;
}

相应的汇编代码  

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。而另外一种则要先把指针值读到edx中。在依据edx读取字符，显然慢了。  

2.7小结： 

堆和栈的差别能够用例如以下的比喻来看出：使用栈就象我们去饭馆里吃饭。仅仅管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走。不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的优点是快捷。可是自由度小。 使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比較麻烦，可是比較符合自己的口味，并且自由度大。

 

2.8 小心内存泄漏

在堆上分配内存非常easy造成内存泄漏。这是C/C++的最大的“克星”。假设你的程序要稳定。那么就不要出现Memory Leak。所以，我还是要在这里千叮咛万嘱付，在使用malloc系统函数（包含calloc，realloc）时千万要小心。

  
 
记得有一个UNIX上的服务应用程序。大约有几百的C文件编译而成，执行測试良好。等使用时。每隔三个月系统就是down一次，搞得很多人焦头烂额，查不出问题所在。

仅仅好。每隔两个月人工手动重新启动系统一次。出现这样的问题就是Memery Leak在做怪了。在C/C++中这样的问题总是会发生，所以你一定要小心。 
我保证，做过很多C/C++的project的程序猿，都会对malloc或是new有些感冒。当你什么时候在使用malloc和new时，有一种轻度的紧张和惶恐的感觉时，你就具备了这方面的修养了。  

对于malloc和free的操作有下面规则：  
1) 配对使用，有一个malloc，就应该有一个free。（C++中相应为new和delete）  
2) 尽量在同一层上使用。不要malloc在函数中。而free在函数外。最好在同一调用层上使用这两个函数。

  
3) malloc分配的内存一定要初始化。

free后的指针一定要设置为NULL。  
 

注：尽管如今的操作系统（如：UNIX和Win2k/NT）都有进程内存跟踪机制。也就是假设你有没有释放的内存，操作系统会帮你释放。但操作系统依旧不会释放你程序中全部产生了Memory Leak的内存。所以，不妨你自己来做这个工作。（有的时候不知不觉就出现Memory Leak了，并且在几百万行的代码中找无异于海底捞针，Rational有一个工具叫Purify。可能非常好的帮你检查程序中的Memory Leak）

本文转载自http://cyqiang.blog.51cto.com/267798/49868，我们做了一些修改，并凝视。

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