K.i.s.s.cross. 发表于 2013-5-20 20:22:54

程序的内存分配



一、预备知识—程序的内存分配
一个由C/C++编译的程序占用的内存(这里的内存是指虚拟内存)分为以下几个部分
1、栈区(stack)—   由编译器自动分配释放   ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其
操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区(heap)   —   一般由程序员分配释放,   若程序员不释放,程序结束时可能由OS回
收   。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。
3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,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和未初始化的静态变量在相邻的另
一块区域。   -   程序结束后由系统释放。
4、文字常量区   —常量字符串就是放在这里的。   程序结束后由系统释放。
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。


二、例子程序   
这是一个前辈写的,非常详细   
//main.cpp   
int   a   =   0;   全局初始化区   
char   *p1;   全局未初始化区   
main()   
{   
int   b;   栈   
char   s[]   =   "abc";   栈   
char   *p2;   栈   
char   *p3   =   "123456";   123456/0在常量区,p3在栈上。   
static   int   c   =0;   全局(静态)初始化区   
p1   =   (char   *)malloc(10);   
p2   =   (char   *)malloc(20);   
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。   
strcpy(p1,   "123456");   123456/0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"
优化成一个地方。   
}   


二、堆和栈的理论知识
2.1申请方式   
stack:   
由系统自动分配。   例如,声明在函数中一个局部变量   int   b;   系统自动在栈中为b开辟空
间   
heap:   
需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数   
如p1   =   (char   *)malloc(10);   
在C++中用new运算符   
如p2   =   new   char;   
但是注意p1、p2本身是在栈中的。   


2.2   
申请后系统的响应   
栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢
出。   
堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,
会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表
中删除,并将该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的
首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。
另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部
分重新放入空闲链表中。   

2.3申请大小的限制   
栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意
思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是2M(也有
的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将
提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。   
堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储
的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小
受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。   



2.4申请效率的比较:   
栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。   
堆是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.   
另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是
直接在进程的地址空间中保留一块内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。
   

2.5堆和栈中的存储内容   
栈:   在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可
执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈
的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。   
当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地
址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。   
堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。   

2.6存取效率的比较   

char   s1[]   =   "aaaaaaaaaaaaaaa";   
char   *s2   =   "bbbbbbbbbbbbbbbbb";   
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;   
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;   
但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。   
比如:   
#include   
void   main()   
{   
char   a   =   1;   
char   c[]   =   "1234567890";   
char   *p   ="1234567890";   
a   =   c;   
a   =   p;   
return;   
}   
对应的汇编代码   
10:   a   =   c;   
00401067   8A   4D   F1   mov   cl,byte   ptr      
0040106A   88   4D   FC   mov   byte   ptr   ,cl   
11:   a   =   p;   
0040106D   8B   55   EC   mov   edx,dword   ptr      
00401070   8A   42   01   mov   al,byte   ptr      
00401073   88   45   FC   mov   byte   ptr   ,al   
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指针值读到
edx中,再根据edx读取字符,显然慢了。   


2.7小结:   
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:   
使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就
走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自
由度小。   
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由



a1c2c3 发表于 2013-5-20 21:02:06

强烈支持楼主ing……
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