C/C++内存笔记
c/c++笔记
内存占用
- 栈区（stack）：普通局部变量，由编译器自动分配和释放，存放为运行时函数分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等，其操作类似于数据结构中的栈。
- 堆区（heap）：一般由程序员自动分配，如果程序员没有释放，程序正在运行时不会被自动释放，程序结束时由操作系统回收，其分配类似于链表。
- 全局区（静态static）：存放全局变量，静态数据，常量，程序结束后系统释放；全局区分配已初始化的全局区（data）和未初始化的全局区（bss）。常量区存放常量支付串，程序结束后由系统释放。
- 代码区：存放函数体（类成员函数和全局区）的二进制代码。
内存分配方式
- 从静态存储区分配
内存在程序编译的时候已经分配好，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。 - 在栈上创建
在执行函数时，函数内局部变量的存储单元可以在栈上创建，函数执行结束时，这些内存单元会自动被释放。
栈内存分配运算内置于处理器的指令集，效率高，但是分配的内存容量有限。 - 从堆上分配
亦称为动态内存分配。
程序在运行的时候使用malloc或者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。动态内存的生命周期有程序员决定，使用非常灵活，但如果在堆上分配了空间，既有责任回收它，否则运行的程序会出现内存泄漏，频繁的分配和释放不同大小的堆空间将会产生内存碎片。
操作系统内存管理
内存一直是计算机系统中最宝贵而又最紧俏的资源，内存能否被有效、合理的使用，将直接影响到操作系统的性能。
管理内存的目的：
一是方便用户使用；
二是提高存储器的利用率。
内存管理能力：
- 内存空间的分配与回收
- 地址转换，将逻辑地址转换为物理地址
- 存储保护和存储共享
- 内存空间的扩充
存放区域示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int iNUM = 250; //全局区（静态区，已初始化）
int main(int argc, char** argv) {
int iNUM1 ; //栈区
char cNUM3[] = "ABC" ; //栈区
char *cP ; //栈区
char *cP1 = "888888" ; //cP1在栈区，888888在常量区
cP = (char*)malloc(20) ;//堆区
static int iNUM2 = 100 ;//全局区（静态区，已初始化）
return 0;
}
一个程序的内存分区
在程序没有执行前，有几个内存分区已经确定，注意：分区确定但没有加载到内存，程序只有在运行时候才加载到内存：
text（代码区）：通常只读；存放函数
data：已经初始化的数据，全局变量，static变量，文字常量区（只读）
bss：没有初始化的数据，全局变量，static变量
当运行程序时，加载内存，首先根据上面确定的3个分区（text，data，bss）先加载，然后额外加载stack（栈区），heap（堆区）
栈越界
即栈区空间使用完，超出栈的使用返回，导致段错误，学习时一般程序不会出现栈越界，一般是在使用函数递归的时候可能会出现栈越界。
堆越界一种情况（内存污染）
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char** argv) {
char *p = NULL ;
p = (char*)malloc(0) ;
if(p == NULL){
printf("分配错误
") ;
}
strcpy(p,"nihao") ;
printf("%s
",p) ;
return 0;
}
这个程序能够运行出来，但我们能够明显知道代码是错的，但是它能够运行，造成了内存的污染。但是如果我们在return前面free（p）的话就会程序崩溃但他不是free错误，只是你之前没有malloc正确而已。
指针指向栈区空间
int main(){
int *p ;
*P = 10 ;
printf("*p = %d
",*p) ;
return 0 ;
}
对于这个段函数来说，会出现段错误。因为p指针没有指向，p指针是一个野指针。
解决方式：
//在第二行后面添加
int a ; //定义一个栈区的变量
p = &a ; //指针指向栈区空间
指针指向堆区空间
int main(){
int *p ;
*P = 10 ;
printf("*P = %d
",*P) ;
return 0;
}
同样的是这段错误的代码，我们使用另一种方式修改它。
//还是在第二行后面添加
//使用malloc函数在堆区申请一段内存
p = malloc(sizeof(int)) ;
//在c++里面需要对malloc申请的内存强转
//p = (int *)malloc(sizeof(int)) ;
if(p == NULL){
printf("内存空间分配失败") ;
return -1 ;
}
//然后在return 0 之前添加释放函数
free(p) ;
提示：malloc动态申请的堆区内存空间不会自动释放，使用完后需要free释放。同一块内存空间只能释放一次。
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参考书籍推荐：
1、C和指针
2、C专家编程
3、C陷阱与缺陷