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C++中,内存分为5个区:堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区 2012-1-13 16:23

C++中,内存分为5个区:堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

栈:是由编译器在需要时自动分配,不需要时自动清除的变量存储区。通常存放局部变量、函数参数等。

堆:是由new分配的内存块,由程序员释放(编译器不管),一般一个new与一个delete对应,一个new[]与一个delete[]对应。如果程序员没有释放掉,资源将由操作系统在程序结束后自动回收。

自由存储区:是由malloc等分配的内存块,和堆十分相似,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,C++中没有这一区分)。

常量存储区:这是一块特殊存储区,里边存放常量,不允许修改。

(注意:堆和自由存储区其实不过是同一块区域,new底层实现代码中调用了malloc,new可以看成是malloc智能化的高级版本)

堆与栈的讨论:
 管理方式:
  堆中资源由程序员控制(容易产生memory leak)。
  栈资源由编译器自动管理,无需手工控制。
 
 系统响应:
  对于堆,应知道系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序申请时,遍历该链表,寻找第一个空间大于申请空间的堆结点,删除空闲结点链表中的该结点,并将该结点空间分配给程序(大多数系统会在这块内存空间首地址记录本次分配的大小,这样delete才能正确释放本内存空间,另外系统会将多余的部分重新放入空闲链表中)。
  对于栈,只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统为程序提供内存,否则报异常提示栈溢出。

空间大小:
  堆是不连续的内存区域(因为系统是用链表来存储空闲内存地址,自然不是连续的),堆大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存(32bit系统理论上是4G),所以堆的空间比较灵活,比较大。
  栈是一块连续的内存区域,大小是操作系统预定好的,windows下栈大小是2M(也有是1M,在编译时确定,VC中可设置)。

碎片问题:
  对于堆,频繁的new/delete会造成大量碎片,使程序效率降低。
  对于栈,它是一个先进后出的队列,进出一一对应,不会产生碎片。

生长方向:
  堆向上,向高地址方向增长。
  栈向下,向低地址方向增长。

分配方式:
  堆都是动态分配(没有静态分配的堆)。
  栈有静态分配和动态分配,静态分配由编译器完成(如局部变量分配),动态分配由alloca函数分配,但栈的动态分配的资源由编译器进行释放,无需程序员实现。
 
 分配效率:
  堆由C/C++函数库提供,机制很复杂。所以堆的效率比栈低很多。
  栈是极其系统提供的数据结构,计算机在底层对栈提供支持,分配专门寄存器存放栈地址,栈操作有专门指令。

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