c/c++内存笔记

C/C++内存笔记

c/c++笔记

内存占用

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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：

1. 内存空间的分配与回收
2. 地址转换，将逻辑地址转换为物理地址
3. 存储保护和存储共享
4. 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。

---

更多内容等待添加...

参考书籍推荐：

---

1、C和指针
2、C专家编程
3、C陷阱与缺陷