【C++】内存分区

目录

    • 内存分区
      • 代码运行前后区别
      • 各分区详细解释
      • C++内存申请和释放

内存分区

不同的操作系统对程序内存的管理和划分会有所不同。

此处是C++内存区域划分主要是针对通用的情况,并不限定在某个特定操作系统上

一般分为4个区(有时把全局区拆分成数据区+未初始化数据区,就是五个区)

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代码区:存放CPU 可执行的机器指令

全局区(静态区):存放全局变量,静态变量,常量(又分为数据区+未初始化数据区)
:程序员自己管理申请和释放的内存

:编译器管理申请和释放的内存,一般是函数形参,局部变量


代码运行前后区别

运行前

程序源代码被编译之后主要分成两种段:程序指令(代码区)和程序数据(数据区)。代码段属于程序指令,而数据域段和 bss 段属于程序数据。

在没有运行程序前(程序没有加载到内存前),内存分为代码区(text)、数据区(data)和未初始化数据区(bss)3 个部分(把 data 和 bss 合起来叫做静态区或全局区)。

运行后

运行后内存分为5个区:代码区+数据区+未初始化数据区+栈区+堆区

程序在加载到内存前,代码区和全局区(data+ bss)的大小就是固定的,程序运行期间不能改变。然后,运行可执行程序,操作系统把物理硬盘程序加载到内存,除了根据可执行程序的信息分出代码区(text)、数据区(data)和未初始化数据区(bss)之外,还额外增加了栈区、堆区。


各分区详细解释

代码区(text段)

代码区通常是可“共享”的,可以被多个程序调用,这样有利于节省内存,对于需要频繁被执行的程序,只需要在内存中有一份即可

代码区是只读的,防止程序意外的修改了它的指令。另外,代码区还规划了局部变量的相关信息。

程序运行时,内存的代码区加载的是可执行文件代码段,所有的可执行代码都加载到代码区,这块内存是不可以在运行期间修改的。

数据区(又叫全局初始化数据区/静态数据区)(data段)

包含被初始化的全局变量、已初始化的静态变量(包括全局静态变量)和常量数据(如字符串常量)。

程序运行时,加载的是可执行文件数据段,存储于数据段(全局初始化,静态初始化数据,文字常量(只读))的数据生存周期是整个程序运行过程。

未初始化数据区(又叫 bss 段)

存入的是全局未初始化静态变量。未初始化数据区的数据在程序开始执行之前被内核初始化为 0 或者空(NULL)。

程序运行时,加载的是可执行文件 BSS 段,位置可以分开也可以紧靠数据段,存储于数据段的数据(全局未初始化,静态未初始化数据)生存周期是整个程序运行过程。

栈区(stack)

程序运行后才被分配堆栈区

栈是由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、返回值、局部变量等。在程序运行过程中实时加载和释放,因此,局部变量的生存周期为申请到释放该段栈空间。

堆区(heap)

程序运行后才被分配堆栈区

堆是一个大容器,它的容量要远远大于栈,但没有栈那样先进后出的顺序。用于动态内存分配。堆在内存中位于 BSS 区和栈区之间。一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时可能会由操作系统回收。

补充:为什么把程序的指令和程序数据分开呢?

程序被加载到内存中之后,可以将数据和代码分别映射到两个内存区域。由于数据区域对进程来说是可读可写的,而指令区域对程序来讲是只读的,所以分区之后呢,可以将程序指令区域和数据区域分别设置成只读或可读可写。这样可以防止程序的指令有意或者无意被修改。

当系统中运行着多个同样的程序的时候,这些程序执行的指令都是一样的,所以只需要内存中保存一份程序的指令就可以了,只是每一个程序运行中数据不一样而已,这样可以节省大量的内存。

C++内存申请和释放

//申请内存
int* a = new int(10);//申请一片内存存放int型数据10
int* arr = new int[10];//申请一个长度为10的int型数组//释放内存
delete a;
delete[] arr;//释放数组

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