C++ 内存管理—01

  在C++中，内存分红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，在执行函数时，函数内局部变量的存储单元均可以在栈上建立，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，可是分配的内存容量有限。
　　堆，就是那些由new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由咱们的应用程序去控制，通常一个new就要对应一个delete。若是程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操做系统会自动回收。
　　自由存储区，就是那些由malloc等分配的内存块，他和堆是十分类似的，不过它是用free来结束本身的生命的。
　　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，在之前的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，不容许修改。

 

明确区分堆与栈
　　在bbs上，堆与栈的区分问题，彷佛是一个永恒的话题。
　　首先，咱们举一个例子：
                 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，咱们首先就应该想到，咱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，因此这句话的意思就是：在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。在程序会先肯定在堆中分配内存的大小，而后调用operator new分配内存，而后返回这块内存的首地址，放入栈中，他在VC6下的汇编代码以下：
00401028 push 14h
0040102A call operator new (00401060)
0040102F add esp,4
00401032 mov dword ptr [ebp8],
eax
00401035 mov eax,dword ptr [ebp8]
00401038 mov dword ptr [ebp4],
eax
　　这里，咱们为了简单并无释放内存，那么该怎么去释放呢？是deletep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做。
       堆和栈究竟有什么区别？
　　回到主题：堆和栈究竟有什么区别？
　　主要的区别由如下几点：
　　一、管理方式不一样；
　　二、空间大小不一样；
　　三、可否产生碎片不一样；
　　四、生长方向不一样；
　　五、分配方式不一样；
　　六、分配效率不一样；
　　管理方式：对于栈来说，是由编译器自动管理，无需咱们手工控制；对于堆来讲，释放工做由程序员控制，容易产生memory leak。

         （广义的说，内存泄漏不只仅包含堆内存的泄漏，还包含系统资源的泄漏(resource leak)，好比核心HANDLE，GDI Object，SOCKET， Interface等，从根本上说这些由操做系统分配的对象也消耗内存，若是这些对象发生泄漏最终也会致使内存的泄漏。并且，某些对象消耗的是核心态内存，这些对象严重泄漏时会致使整个操做系统不稳定。因此相比之下，系统资源的泄漏比堆内存的泄漏更为严重。）

   
　　空间大小：通常来说在32位系统下，堆内存能够达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。可是对于栈来说，通常都是有必定的空间大小的，例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M（好像是，记不清楚了）。固然，咱们能够修改：打开工程，依次操做菜单以下：Project>Setting>Link，在Category 中选中Output，而后在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，可能增长内存的开销和启动时间。
　　碎片问题：对于堆来说，频繁的new/delete势必会形成内存空间的不连续，从而形成大量的碎片，使程序效率下降。对于栈来说，则不会存在 这个问题，由于栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以致于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出，在他弹出以前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出，详细的能够参考数据结构，这里咱们就再也不一一讨论了。
　　生长方向：对于堆来说，生长方向是向上的，也就是向着内存地址增长的方向；对于栈来说，它的生长方向是向下的，是向着内存地址减少的方向增加。
　　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，好比局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配，可是栈的动态分配和堆是不一样的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需咱们手工实现。
　　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，库函数会按照必定的算法（具体的算法能够参考数据结构/操做 系统）在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，若是没有足够大小的空间（多是因为内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增长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，而后进行返回。显然，堆的效率比栈要低得多。从这里能够看到，堆和栈相比，因为大量new/delete的使用，容易形成大量的内存碎片；因为没有专门的系统支持，效率很低；因为可能 引起用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。因此栈在程序中是应用最普遍的，就算是函数的调用也利用栈去完成，函数调用过程当中的参数，返回 地址，EBP和局部变量都采用栈的方式存放。因此，咱们推荐你们尽可能用栈，而不是用堆。
　　虽然栈有如此众多的好处，可是因为和堆相比不是那么灵活，有时候分配大量的内存空间，仍是用堆好一些。不管是堆仍是栈，都要防止越界现象的发生（除非是故意使其越界），由于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，就算是在程序的运行过程当中，没有发生上面的问题，也仍是要当心，说不定何时就崩掉，那时候debug是至关困难的。