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[導(dǎo)讀]1、預(yù)備知識—程序的內(nèi)存分配一個(gè)由C/C編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分:棧區(qū)(stack):由編譯器自動分配釋放,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。堆區(qū)(heap):一般由程序員分配釋放,若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收。注意它與數(shù)據(jù)...

1、預(yù)備知識—程序的內(nèi)存分配
一個(gè)由C/C 編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分:
  • 棧區(qū)(stack):由編譯器自動分配釋放 ,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。

  • 堆區(qū)(heap):一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收 。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事,分配方式倒是類似于鏈表,呵呵。

  • 全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static):全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。- 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

  • 文字常量區(qū):常量字符串就是放在這里的。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

  • 程序代碼區(qū):存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。
例子程序:

2、堆和棧的理論知識

申請方式

  • stack:
    由系統(tǒng)自動分配。例如,聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量 int b;?
    系統(tǒng)自動在棧中為b開辟空間

  • heap:?
    需要程序員自己申請,并指明大小,在c中malloc函數(shù)?
    如p1 = (char *)malloc(10);?
    在C 中用new運(yùn)算符?
    如p2 = new char[10];?
    但是注意p1、p2本身是在棧中的。

申請后系統(tǒng)的響應(yīng)

  • 棧:只要棧的剩余空間大于所申請空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存,否則將報(bào)異常提示棧溢出。

  • 堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請時(shí), 會遍歷該鏈表,尋找第一個(gè)空間大于所申請空間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表 中刪除,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序,另外,對于大多數(shù)系統(tǒng),會在這塊內(nèi)存空間中的 首地址處記錄本次分配的大小,這樣,代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外,由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請的大小,系統(tǒng)會自動的將多余的那部 分重新放入空閑鏈表中。

申請大小的限制

  • 棧:在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意 思是棧頂?shù)牡刂泛蜅5淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的,在WINDOWS下,棧的大小是2M(也有 的說是1M,總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)),如果申請的空間超過棧的剩余空間時(shí),將 提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。

  • 堆:堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲 的空閑內(nèi)存地址的,自然是不連續(xù)的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小 受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

申請效率的比較

  • 棧由系統(tǒng)自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。

  • 堆是由new分配的內(nèi)存,一般速度比較慢,而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過用起來最方便. 另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存,他不是在堆,也不是在棧是 直接在進(jìn)程的地址空間中保留一塊內(nèi)存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。

堆和棧中的存儲內(nèi)容

  • 棧:在函數(shù)調(diào)用時(shí),第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令(函數(shù)調(diào)用語句的下一條可 執(zhí)行語句)的地址,然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù),在大多數(shù)的C編譯器中,參數(shù)是由右往左入棧 的,然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后,局部變量先出棧,然后是參數(shù),最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數(shù)中的下一條指令,程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。
  • 堆:一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容由程序員安排。
存取效率的比較

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";?

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";?
aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時(shí)刻賦值的;?
而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)就確定的;?

但是,在以后的存取中,在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址ɡ缍眩┛臁?
比如:

第一種在讀取時(shí)直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中;而第二種則要先把指針值讀到 edx中,再根據(jù)edx讀取字符,顯然慢了。

3、小結(jié)

堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來看出:

使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯,只管點(diǎn)菜(發(fā)出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。


使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。
END
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