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【轉載】c++中堆、棧內存分配

操作系統 取字符 自由 分別是 動手 word 函數 內存分配 繼續

一、內存劃分

1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函數參數值,局部變量值等。其
操作方式類似於數據結構中棧。
2、堆區(heap) — 一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回
收 。註意它與數據結構中堆是兩回事,分配方式倒是類似於鏈表,呵呵。
3、全局區(靜態區)(static)—,全局變量和靜態變量存儲是放在一塊,初始化
全局變量和靜態變量在一塊區域, 未初始化全局變量和未初始化靜態變量在相鄰另
一塊區域。 - 程序結束後由系統釋放。-->分別是data區,bbs區
4、文字常量區 —常量字符串就是放在這裏。 程序結束後由系統釋放-->coment區


5、程序代碼區—存放函數體二進制代碼。-->code區

二、例子程序
這是一個前輩寫,非常詳細
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化區
char *p1; 全局未初始化區
main()
{
int b; 棧
char s[] = "abc"; 棧
char *p2; 棧
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量區,p3在棧上。
static int c =0; 全局(靜態)初始化區
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得來得10和20字節區域就在堆區。
strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向"123456"優化成一個地方。

}
二、堆和棧理論知識
2.1申請方式
stack:
由系統自動分配。 例如,聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自動在棧中為b開辟空間
heap:
需要程序員自己申請,並指明大小,在c中malloc函數
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運算符
如p2 = (char *)malloc(10);

但是註意p1、p2本身是在棧中。

2.2申請後系統響應
棧:只要棧剩余空間大於所申請空間,系統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。
堆:首先應該知道操作系統有一個記錄空閑內存地址鏈表,當系統收到程序申請時,會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大於所申請空間堆結點,然後將該結點從空閑結點鏈表中刪除,並將該結點空間分配給程序,另外,對於大多數系統,會在這塊內存空間中首地址處記錄本次分配大小,這樣,代碼中delete語句才能正確釋放本內存空間。另外,由於找到堆結點大小不一定正好等於申請大小,系統會自動將多余那部分重新放入空閑鏈表中。

2.3申請大小限制

棧:在Windows下,棧是向低地址擴展數據結構,是一塊連續內存區域。這句話意思是棧頂地址和棧最大容量是系統預先規定好,在WINDOWS下,棧大小是2M(也有說是1M,總之是一個編譯時就確定常數),如果申請空間超過棧剩余空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得空間較小。

堆:堆是向高地址擴展數據結構,是不連續內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲空閑內存地址,自然是不連續,而鏈表遍歷方向是由低地址向高地址。堆大小受限於計算機系統中有效虛擬內存。由此可見,堆獲得空間比較靈活,也比較大。

2.4申請效率比較
棧由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制。
堆是由new分配內存,一般速度比較慢,而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便.

另外,在WINDOWS下,最好方式是用VirtualAlloc分配內存,他不是在堆,也不是在棧是直接在進程地址空間中保留一快內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。

2.5堆和棧中存儲內容
棧: 在函數調用時,第一個進棧是主函數中後下一條指令(函數調用語句下一條可執行語句)地址,然後是函數各個參數,在大多數C編譯器中,參數是由右往左入棧,然後是函數中局部變量。註意靜態變量是不入棧。
當本次函數調用結束後,局部變量先出棧,然後是參數,最後棧頂指針指向最開始存地址,也就是主函數中下一條指令,程序由該點繼續運行。

堆:一般是在堆頭部用一個字節存放堆大小。堆中具體內容有程序員安排。

2.6存取效率比較
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值;
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定;
但是,在以後存取中,在棧上數組比指針所指向字符串(例如堆)快。
比如:
#i nclude
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
對應匯編代碼
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一種在讀取時直接就把字符串中元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指針值讀到edx中,在根據edx讀取字符,顯然慢了。

2.7小結:
堆和棧區別可以用如下比喻來看出:
使用棧就象我們去飯館裏吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他好處是快捷,但自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己口味,而且自由度大。

原文鏈接:

c++中堆、棧內存分配 - h2內存數據庫 - 博客園
http://www.cnblogs.com/h2-database/archive/2012/06/28/2572497.html

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