五大内存分区
在C++中,内存分成5个区,他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。
- 栈:就是那些由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清除的变量的存储区。 里面的变量通常是局部变量、函数参数等。
- 堆:就是那些由new分配的内存块,他们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去控制,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。
- 自由存储区:就是那些由malloc等分配的内存块,他和堆是十分相似的,不过它是用free来结束自己的生命的。
- 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,在以前的C语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的,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:这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改。
区分堆与栈
堆与栈的区分问题,似乎是一个永恒的话题,由此可见,初学者对此往往是混淆不清的。首先,举一个例子:
void f() { int* p=new int[5]; }
这条短短的一句话就包含了堆与栈。看到new,我们首先就应该想到,我们分配了一块堆内存,那么指针p呢?他分配的是一块栈内存,所以这句话的意思就是:在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。在程序会先确定在堆中分配内存的大小,然后调用operator new分配内存,然后返回这块内存的首地址,放入栈中,他在VC6下的汇编代码如下:
00401028 push 14h
0040102A call operator new (00401060)
0040102F add esp,4
00401032 mov dword ptr [ebp-8],eax
00401035 mov eax,dword ptr [ebp-8]
00401038 mov dword ptr [ebp-4],eax
这里,我们为了简单并没有释放内存,那么该怎么去释放呢?是delete p么?错了,应该是delete []p,这是为了告诉编译器:我删除的是一个数组,VC6就会根据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。
好了,我们回到我们的主题:堆和栈究竟有什么区别?
主要的区别有以下几点:
- 管理方式不同;
- 空间大小不同;
- 能否产生碎片不同;
- 生长方向不同;
- 分配方式不同;
- 分配效率不同;
管理方式:对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak。
空间大小:一般来讲在32位系统下,堆内存可以达到4G的空间,从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲,一般都是有一定的空间大小的,例如,在VC6下面,默认的栈空间大小是1M。当然,我们可以修改:打开工程,依次操作菜单如下: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。
碎片问题:对于堆来讲,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。对于栈来讲,则不会存在这个问题,因为栈是先进后出的队列,它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,在它上面的后进的栈内容已经被弹出。
生长方向:对于堆来讲,生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向;对于栈来讲,它的生长方向是向下的,是向着内存地址减小的方向增长。
分配方式:堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloca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。
分配效率: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,这就决定了栈的效率比较高。堆则是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,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。
从这里我们可以看到,堆和栈相比,由于大量new/delete的使用,容易造成大量的内存碎片;由于没有专门的系统支持,效率很低;由于可能引发用户态和核心态的切换,内存的申请,代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的,就算是函数的调用也利用栈去完成,函数调用过程中的参数,返回地址,EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以,我们推荐大家尽量用栈,而不是用堆。
虽然栈有如此众多的好处,但是由于和堆相比不是那么灵活,有时候分配大量的内存空间,还是用堆好一些。
无论是堆还是栈,都要防止越界现象的发生,因为越界的结果要么是程序崩溃,要么是摧毁程序的堆、栈结构,产生意想不到的结果,就算是在你的程序运行过程中,没有发生上面的问题,你还是要小心,说不定什么时候就崩掉,那时候debug可
是相当困难的。
补充:
1. 当使用new A时,实际上做了两件事:调用opeator new,在自由存储区分配一个sizeof(A)大小的内存空间;然后调用构造函数A()。
2. 同样的,当使用delete A时,也做了两件事:调用析构函数~A(),销毁对象;调用operator delete,释放内存。
3. 不过需要注意的是,new分配一块内存的时候,并没有对这块内存空间做清零等任何动作,只是拿了过来,这块内存上放的仍然是原来的数据(垃圾数据);delete的时候,也只是释放这块内存,归还给操作系统,旧数据还在上面。
分享到:
相关推荐
3.全局区(静态区),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。- 程序结束释放 4.另外还有一个专门放常量的地方...
C++内存分区的划分 heap stack 区别
含C++源码和设计文档 内存动态分区管理 适合初学者
C/C++中程序内存区域划分示意图(初学)
主要介绍了C++中的内存分区介绍,C++的内存划分为栈区、堆区、全局区/静态区、字符串常量和代码区,本文分别对他们一一说明,需要的朋友可以参考下
这是一个纯虚的函数, MemMgr的两个子类FirstAdapter(首次适应算法),OptiAdapter(最佳适应算法)分别实现了那个纯虚函数, 表示了当有size大小的内存分配需求时, 所采取的不同分配算法, 如果还有其他的分配算法,...
打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存区域打印内存...
首次适配算法 最佳适配算法 最差适配算法
C++内存四大区域详解与示例代码
五大内存分区 五大内存分区 五大内存分区
操作系统 动态 内存分配与回收 ,包含各种分配算法 c/c++
(1)从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static变量。 (2)在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,...
模拟可变分区内存管理,比较几种不同的分配策略 。。。 释放空间:(1)释放单元前后都被占用,将其插入到当前hole结点后面。(2)仅前一单元为空,直接改变前一单元的size大小和释放单元的尾部,将其并入前一单元。...
C++ 内存管理算法和实现 C++ 内存管理算法和实现
可变分区存储管理方式的内存分配与回收,操作系统.C++版 程序代码
功能描述 - 在模拟过程中,如果所访问指令在内存中,则显示其物理地址,并转到下一条指令;如果没有在内存中,则发生缺页,此时需要记录缺页次数,并将其调入内存。如果4个内存块中已装入作业,则需进行页面置换。 -...
内存模拟管理系统 操作系统 C++代码
通过文件操作读取空闲区表(包含空闲区的起始地址和长度),通过用户选择分配/回收内存,回收的内存如果和空闲区表的内存块相邻,则进行合并 注:解决方案中带有data.txt文件,并在代码中指定解决方案的data.txt文件...
全书详细地介绍了计算机的内存的发展和各种类型,着重分析了内存区域的 划分以及当今流行的几种内存规模(扩充内存扩展内存等),以及相应的管理程序,实现方法,手段等有关技术问题,并 在此基础上深入剖析了计算机...