程序的内存分配模式(堆栈以及静态存储区,文字常量区,代码区)

程序的内存分配模式

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。

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。

//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 \0 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 \0 放在常量区,编译器可能会将它与 p3 所向” 123456″优化成一个地方。
}

堆和栈的区别

堆( heap)和栈 (stack) 的区别
( 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。

( 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。

( 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。

( 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 Virtual Alloc 分配内存,他不是在堆,
也不是在栈 , 而是直接在进程的地址空间中保留一块内存, 虽然用起来最不方便。
但是速度快,也最灵活。

( 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。 堆中的具体内容由程序员安排。

( 6)存取效率的比较
char s1[]= ” aaaaaaaaaaaaaaa”;
char *s2= ” bbbbbbbbbbbbbbbbb”;
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;
而 bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;
但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串 ( 例如堆 ) 快。
比如:
#include
voidmain()
{
char a=1;
char c[]= ” 1234567890″;
char *p= ” 1234567890″;
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
对应的汇编代码
10:a=c[1];
004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh]
0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl
11:a=p[1];
0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h]
004010708A4201moval,byteptr[edx+1]
004010738845FCmovbyteptr[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,而第二种则要先把
指针值读到 edx 中,在根据 edx 读取字符,显然慢了。

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