c++内存分配方式

╰+攻爆jí腚メ 2022-05-16 09:05 144阅读 0赞

# 1 内存分配方式 #

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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我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

一般所说的堆栈（stack)往往是指栈，先进后出，它是一块内存区。用以存放程序的局部变量，临时变量，函数的参数，返回地址等。在这块区域中的变量的分配和释放由系统自动进行。不需要用户的参与。而在堆(heap,先进先出)上的空间则是由用户进行分配，并由用户负责释放。堆和栈属于动态存储区域。

# 2 内存详细占用方式 #

一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分  
(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。  
(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，呵呵。  
(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另一块区域。程序结束后由系统释放。-->分别是data区，bbs区   
(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。- ->coment区  
(5) 程序代码区—存放函数体的二进制代码。-->code区

# 3 典型C内存空间分布图 #

stack段：局部变量存放区域。函数中的局部变量都是存放在栈中  
data段：初始化为非0全局变量和初始化为非0静态局部变量（static）  
bss段：（未初始化或者初始化为0的） 全局变量和静态局部变量  
text段:存放代码，only read  
heap:自己申请的内存区域(malloc和free)

下图是APUE中的一个典型C内存空间分布图：

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Linux下32位环境的用户空间内存分布情况:

![70 2][]

# 4 例子程序 #

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    
    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
        
        // 分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
        p1 = (char *)malloc(10);
        p2 = (char *)malloc(20);
       
        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。
        
        return 0;
    }

#    5 堆和栈的理论知识 #

## 5.1 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。  
如p1 = (char \*)malloc(10);  
在C++中用new运算符  
如p2 = (char \*)malloc(10);  
但是注意p1、p2本身是在栈中的。

## 5.2 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。

## 5.3 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，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。

## 5.4 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。

## 5.5 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。

##    5.6 小结： ##

堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：  
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（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，他的好处是快捷，但自由度小。

使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

**本文转自：**

**[https://blog.csdn.net/chen825919148/article/details/7955472][https_blog.csdn.net_chen825919148_article_details_7955472]**

**[https://blog.csdn.net/czg13548930186/article/details/54882907][https_blog.csdn.net_czg13548930186_article_details_54882907]**

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