程序的内存分配问题

转自：/article/1565838.html

一、一般C/C++程序占用的内存主要分为5种

1、栈区（stack）：类似于堆栈，由程序自动创建、自动释放。函数参数、局部变量以及返回点等信息都存于其中。

2、堆区（heap）： 使用自由，不需预先确定大小。多数情况下需要由程序员手动申请、释放。如不释放，程序结束后由操作系统垃圾回收机制收回。

3、全局区/静态区（static）：全局变量和静态变量的存储是区域。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：既可执行代码。

例：

#include <stdio.h>

int quanju;/*全局变量，全局区/静态区（static）*/

void fun(int f_jubu); /*程序代码区*/

int main(void)/**/

{

int m_jubu;/*栈区（stack）*/

static int m_jingtai;/*静态变量，全局区/静态区（static）*/

char *m_zifum,*m_zifuc = "hello";/*指针本身位于栈。指向字符串"hello"，位于文字常量区*/

void (*pfun)(int); /*栈区（stack）*/

pfun=&fun;

m_zifum = (char *)malloc(sizeof(char)*10);/*指针内容指向分配空间，位于堆区（heap）*/

pfun(1);

printf("&quanju : %x/n",&quanju);

printf("&m_jubu : %x/n",&m_jubu);

printf("&m_jingtai: %x/n",&m_jingtai);

printf("m_zifuc : %x/n",m_zifuc);

printf("&m_zifuc : %x/n",&m_zifuc);

printf("m_zifum : %x/n",m_zifum);

printf("&m_zifum : %x/n",&m_zifum);

printf("pfun : %x/n",pfun);

printf("&pfun : %x/n",&pfun);

getch();

return 0;

}

void fun(int f_jubu)

{

static int f_jingtai;

printf("&f_jingtai: %x/n",&f_jingtai);

printf("&f_jubu : %x/n",&f_jubu);/*栈区（stack）,但是与主函数中m_jubu位于不同的栈*/

}

输出结果：

&f_jingtai: 404020

&f_jubu : 22ff40

&quanju : 404070

&m_jubu : 22ff74

&m_jingtai: 404010

m_zifuc : 403000

&m_zifuc : 22ff6c

m_zifum : 3d24e0

&m_zifum : 22ff70

pfun : 4013af

&pfun : 22ff68

分析：

堆区:

m_zifum : 3d24e0

代码区:

pfun : 4013af

局区/静态区（static）:

m_zifuc : 403000

&m_jingtai: 404010

&f_jingtai: 404020

&quanju : 404070

栈区:

&f_jubu : 22ff40 fun函数栈区

&pfun : 22ff68 主函数栈区

&m_zifuc : 22ff6c

&m_zifum : 22ff70

&m_jubu : 22ff74

二、堆和栈

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:

需要程序员手动申请，并指明大小，在c中，有malloc函数完成

如p1 = (char *)malloc(10);

在C++中用new运算符

如p2 = (char *)malloc(10);

但是注意p1、p2本身是在栈中的。

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：大多数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free函数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。

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。

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。

堆是由程序员手动分配的内存，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快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。

5堆和栈中的存储内容

栈： 在函数调用时，第一个进栈的是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。

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[1];

a = p[1];

return;

}

对应的汇编代码

: a = c[1];

00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]

0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl

: a = p[1];

0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]

00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]

00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],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，在根据edx读取字符，显然慢了一些。