浅析存储区

Bertha 。 2022-07-15 07:37 234阅读 0赞

**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，内存的分配是连续的，类似于平时我们所说的栈，如果还不清楚，那么就把它想成数组，它的内存分配是连续分配的，即，所分配的内存是在一块连续的内存区域内．当我们声明变量时，那么编译器会自动接着当前栈区的结尾来分配内存．  
**2、堆区（heap）**  
一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收．类似于链表，在内存中的分布不是连续的，它们是不同区域的内存块通过指针链接起来的．一旦某一节点从链中断开，我们要人为的把所断开的节点从内存中释放．  
**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  
**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。

先看一个例子：

char c; //栈上分配
    char *p = new char[3]; //堆上分配，将地址赋给了p;

在 编译器遇到第一条指令时，计算其大小，然后去查看当前栈的空间是否大于所需分配的空间大小，如果这时栈内空间大于所申请的空间，那么就为其分配内存空间，注 意：在这里，内在空间的分配是连续的，是接着上次分配结束后进行分配的．如果栈内空间小于所申请的空间大小，那么这时系统将揭示栈溢出，并给出相应的异常 信息．

编译器遇到第二条指令时，由于p是在栈上分配的，所以在为p分配内在空间时和上面的方法一样，但当遇到new关 键字，那么编译器都知道，这是用户申请的动态内存空间，所以就会转到堆上去为其寻找空间分配．大家注意：堆上的内存空间不是连续的，它是由相应的链表将其 空间区时的内在区块连接的，所以在接到分配内存空间的指定后，它不会马上为其分配相应的空间，而是先要计算所需空间，然后再到遍列整个堆（即遍列整个链的 节点），将第一次遇到的内存块分配给它．最后再把在堆上分配的字符数组的首地址赋给p.，这个时候，大家已经清楚了，p中现在存放的是在堆中申请的字符数组的首地址，也就是在堆中申请的数组的地址现在被赋给了在栈上申请的指针变量p．为了更加形象的说明问题，请看下图：  
![20161108132003341][]

**注意：**在栈上所申请的内存空间，当我们出了变量所在的作用域后，系统会自动回收这些空间，而在堆上申请的空间，当出了相应的作用域以后，我们需要显式 的调用delete来释放所申请的内存空间，如果我们不及时得对这些空间进行释放，那么内存中的内存碎片就越来越多，从而我们的实际内存空间也就会变的越 来越少，即，孤立的内存块越来越多．在这里，我们知道，堆中的内存区域不是连续的，还是将有效的内存区域经过链表指针连接起来的，**如果我们申请到了某一块 内存，那么这一块内存区将会从连续的（通过链表连接起来的）内存块上断开，如果我们在使用完后，不及时的对它进行释放，那么它就会孤立的开来，由于没有任 何指针指向它，所以这个区域将成为内存碎片**，所以在使用完动态分配的内存（通过NEW申请）后，一定要显式的对它进行DELETE删除．对于这一点，一定 要切记．．．

**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。  
**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。

**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。

以上内容转自：http://www.jb51.net/article/40513.htm

以下内容转自：http://blog.csdn.net/ccccdddxxx/article/details/7085165

例一：静态存储区与栈区

char* p = “Hello World1”;
    char a[] = “Hello World2”;
    p[2] = ‘A’;
    a[2] = ‘A’;
    char* p1 = “Hello World1;”

这个程序是有错误的，错误发生在p\[2\] = ‘A’这行代码处，为什么呢，是变量p和变量数组a都存在于栈区的（任何临时变量都是处于栈区的，包括在main（）函数中定义的变量）。但是，数据“Hello World1”和数据“Hello World2”是存储于不同的区域的。

因为数据“Hello World2”存在于数组中，所以，此数据存储于栈区，对它修改是没有任何问题的。因为指针变量p仅仅能够存储某个存储空间的地址，数据“Hello World1”为字符串常量，所以存储在静态存储区。虽然通过p\[2\]可以访问到静态存储区中的第三个数据单元，即字符‘l’所在的存储的单元。但是因为数据“Hello World1”为字符串常量，不可以改变，所以在程序运行时，会报告内存错误。并且，如果此时对p和p1输出的时候会发现p和p1里面保存的地址是完全相同的。换句话说，在数据区只保留一份相同的数据。

例二：栈区与堆区

char* f1()
    {
    char* p = NULL;
    char a;
    p = &a;
    return p;
    }
    char* f2()
    {
    char* p = NULL:
    p =(char*) new char[4];
    return p;
    }

这两个函数都是将某个存储空间的地址返回，二者有何区别呢？f1()函数虽然返回的是一个存储空间，但是此空间为临时空间。也就是说，此空间只有短暂的生命周期，它的生命周期在函数f1()调用结束时，也就失去了它的生命价值，即：此空间被释放掉。所以，当调用f1()函数时，如果程序中有下面的语句：

char* p ;
    p = f1();
    *p = ‘a’;

此时，编译并不会报告错误，但是在程序运行时，会发生异常错误。因为，你对不应该操作的内存（即，已经释放掉的存储空间）进行了操作。但是，相比之下，f2()函数不会有任何问题。因为，new这个命令是在堆中申请存储空间，一旦申请成功，除非你将其delete或者程序终结，这块内存将一直存在。也可以这样理解，堆内存是共享单元，能够被多个函数共同访问。如果你需要有多个数据返回却苦无办法，堆内存将是一个很好的选择。但是一定要避免下面的事情发生：

void f()
    {
    …
    char * p;
    p = (char*)new char[100];
    …
    }

这个程序做了一件很无意义并且会带来很大危害的事情。因为，虽然申请了堆内存，p保存了堆内存的首地址。但是，此变量是临时变量，当函数调用结束时p变量消失。也就是说，再也没有变量存储这块堆内存的首地址，我们将永远无法再使用那块堆内存了。但是，这块堆内存却一直标识被你所使用（因为没有到程序结束，你也没有将其delete，所以这块堆内存一直被标识拥有者是当前您的程序），进而其他进程或程序无法使用。我们将这种不道德的“流氓行为”（我们不用，却也不让别人使用）称为内存泄漏。这是我们C++程序员的大忌！！请大家一定要避免这件事情的发生。  
总之，对于堆区、栈区和静态存储区它们之间最大的不同在于，栈的生命周期很短暂。但是堆区和静态存储区的生命周期相当于与程序的生命同时存在（如果您不在程序运行中间将堆内存delete的话），我们将这种变量或数据成为全局变量或数据。但是，对于堆区的内存空间使用更加灵活，因为它允许你在不需要它的时候，随时将它释放掉，而静态存储区将一直存在于程序的整个生命周期中。  
**希望大家记住下面的规则：**  
      【规则1】用malloc 或new 申请内存之后，应该立即检查指针值是否为NULL。防止使用指针值为NULL 的内存。  
     【规则2】不要忘记为数组和动态内存赋初值。防止将未被初始化的内存作为右值使用。  
     【规则3】避免数组或指针的下标越界，特别要当心发生“多1”或者“少1”操作。  
     【规则4】动态内存的申请与释放必须配对，防止内存泄漏。  
     【规则5】用free 或delete 释放了内存之后，立即将指针设置为NULL，防止产生“野指针”。  
**管理方式：**  
   堆中资源由程序员控制（容易产生memory leak）。  
   栈资源由编译器自动管理，无需手工控制。

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