天水市建设局网站,成都哪里做网站备案,网站建设简单模板,采购网站有哪些C内存分配方式详解——堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区栈#xff0c;就是那些由编译器在需要的时候分配#xff0c;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。在一个进程中#xff0c;位于用户虚拟地址空间顶部的是用…C内存分配方式详解——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。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。和堆一样用户栈在程序执行期间可以动态地扩展和收缩。 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。堆可以动态地扩展和收缩。 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当然你要通过非正当手段也可以修改而且方法很多 明确区分堆与栈 在 BBS 上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所以我决定拿他第一个开刀。 首先我们举一个例子void f() { int* pnew 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 14h0040102A call operator new (00401060)0040102F add esp,400401032 mov dword ptr [ebp-8],eax00401035 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 么噢错了应该是 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由以下几点1、管理方式不同2、空间大小不同3、能否产生碎片不同4、生长方向不同5、分配方式不同6、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好像是记不清楚了。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 4Bytecommit 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详细的可以参考数据结构这里我们就不再一一讨论了。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 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。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。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除非你是故意使其越界因为越界的结果要么是程序崩溃要么是摧毁程序的堆、栈结构产生以想不到的结果,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 对了还有一件事如果有人把堆栈合起来说那它的意思是栈可不是堆呵呵清楚了static 用来控制变量的存储方式和可见性函数内部定义的变量在程序执行到它的定义处时编译器为它在栈上分配空间函数在栈上分配的空间在此函数执行结束时会释放掉这样就产生了一个问题: 如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用时如何实现 最容易想到的方法是定义一个全局的变量但定义为一个全局变量有许多缺点最明显的缺点是破坏了此变量的访问范围使得在此函数中定义的变量不仅仅受此 函数控制。需要一个数据对象为整个类而非某个对象服务同时又力求不破坏类的封装性即要求此成员隐藏在类的内部对外不可见。static 的内部机制静态数据成员要在程序一开始运行时就必须存在。因为函数在程序运行中被调用所以静态数据成员不能在任何函数内分配空间和初始化。这样它的空间分配有三个可能的地方一是作为类的外部接口的头文件那里有类声明二是类定义的内部实现那里有类的成员函数定义三是应用程序的 main(函数前的全局数据声明和定义处。静态数据成员要实际地分配空间故不能在类的声明中定义只能声明数据成员。类声明只声明一个类的“尺寸和规格”并不进行实际的内存分配所以在类声明中写成定义是错误的。它也不能在头文件中类声明的外部定义因为那会造成在多个使用该类的源文件中对其重复定义。static 被引入以告知编译器将变量存储在程序的静态存储区而非栈上空间静态数据成员按定义出现的先后顺序依次初始化注意静态成员嵌套时要保证所嵌套的成员已经初始化了。消除时的顺序是初始化的反顺序。static 的优势可以节省内存因为它是所有对象所公有的因此对多个对象来说静态数据成员只存储一处供所有对象共用。静态数据成员的值对每个对象都是一样但它的 值是可以更新的。只要对静态数据成员的值更新一次保证所有对象存取更新后的相同的值这样可以提高时间效率。引用静态数据成员时采用如下格式类名::静态成员名如果静态数据成员的访问权限允许的话(即 public 的成员)可在程序中按上述格式来引用静态数据成员。Ps(1) 类的静态成员函数是属于整个类而非类的对象所以它没有this指针这就导致了它仅能访问类的静态数据和静态成员函数。(2) 不能将静态成员函数定义为虚函数。(3) 由于静态成员声明于类中操作于其外所以对其取地址操作就多少有些特殊变量地址是指向其数据类型的指针函数地址类型是一个“nonmember 函数指针”。(4) 由于静态成员函数没有 this 指针所以就差不多等同于 nonmember 函数结果就产生了一个意想不到的好处成为一个 callback 函数使得我们得以将 c 和 c-based x window 系统结合同时也成功的应用于线程函数身上。(5) static 并没有增加程序的时空开销相反她还缩短了子类对父类静态成员的访问时间节省了子类的内存空间。(6) 静态数据成员在定义或说明时前面加关键字 static。(7) 静态数据成员是静态存储的所以必须对它进行初始化。(8) 静态成员初始化与一般数据成员初始化不同初始化在类体外进行而前面不加 static以免与一般静态变量或对象相混淆初始化时不加该成员的访问权限控制符 private、public初始化时使用作用域运算符来标明它所属类所以我们得出静态数据成员初始化的格式数据类型类名::静态数据成员名值(9) 为了防止父类的影响可以在子类定义一个与父类相同的静态变量以屏蔽父类的影响。这里有一点需要注意我们说静态成员为父类和子类共享但我们有重复定义了静态成员这会不会引起错误呢不会我们的编译器采用了一种绝妙的手法name-mangling 用以生成唯一的标志。
