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C++内存分配方式-堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区

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C++内存分配方式-堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区

Post by too wei on August 16th 2015, 23:52

内存分配方式


栈(stack)
-也被称为堆栈
-编译器会在需要的时候分配,在不需要的时候自动清除的变量的存储区
-通常是局部变量、函数参数等
-在一个进程中,位于用户虚拟地址空间顶部的是用户栈,编译器用它来实现函数的调用

堆(heap)
-由 new 分配的内存块,编译器不会帮忙释放,程序员自行必须释放掉,一般一个 new 就要对应一个 delete
-如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收
-堆可以动态地扩展和收缩

自由存储区(free store)
-由 malloc 等分配的内存块,和堆是十分相似的,不过是用 free 来释放

全局/静态存储区
-全局变量和静态变量被分配到同一块内存中
-在C 语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的(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与静态变量在相邻的另一块区域,
  同时未被初始化的对象存储区可以通过 void* 来访问和操纵,程序结束后由系统自行释放)
-在 C++ 里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区

常量存储区
-存放常量,不允许修改(可通过各种方法修改)


堆和栈的区别

管理方式
栈:是由编译器自动管理,无需我们手工控制
堆:释放工作由程序员控制,容易产生memory leak

空间大小
栈:一般都是有一定的空间大小的。当然,我们可以修改,打开工程:Project->Setting->Link,在 Category 中选中 Output,然后在 Reserve 中设定堆栈的最大值和 commit。
注意:reserve 最小值为 4Byte;
commit 是保留在虚拟内存的页文件里面,它设置的较大会使栈开辟较大的值,可能增加内存的开销和启动时间。
堆:一般来讲在 32 位系统下,堆内存可以达到4G的空间

碎片问题
栈:不会存在碎片问题,因为栈是先进后出的队列,他们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出,在他弹出之前,在他上面的后进的栈内容已经被弹出
堆:频繁的 new/delete 势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低

生长方向
栈:生长方向是向下的,向着内存地址减小的方向增长
堆:生长方向是向上的,向着内存地址增加的方向增长

分配方式
栈:栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。
     静态分配:由编译器完成的,比如局部变量的分配
     动态分配:由 malloc 函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。
堆:堆都是动态分配的,没有静态分配的堆

分配效率
栈:栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持。分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行
堆:堆是 C/C++ 函数库提供的,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有        足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到足够大小的内存,然后进行返回。显然,堆的效率比栈要低得多

PS:
-栈是的使用是最广泛的,因为就算是函数的调用,函数调用过程中的参数,返回地址,EBP 和局部变量都使用栈的方式存放
-虽然说堆非常的灵活,但是却会大大降低程序的效率。所以,这里推荐你如果没必要就使用栈吧!

too wei
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