说说他们的做用和区别吗? 程序员
五大内存分区 算法
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,就是那些由编译器在须要的时候分配,在不须要的时候自动清楚的变量的存储区。里面的变量一般是局部变量、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(固然,你要经过非正当手段也能够修改,并且方法不少,在《const的思考》一文中,我给出了6种方法) 数组
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,因而可知,初学者对此每每是混淆不清的,因此我决定拿他第一个开刀。
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operatornew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 [ebp-8],eax
00401035 mov eax,dword ptr [ebp-8]
00401038 mov dword ptr [ebp-4],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delete p么?澳,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。
好了,咱们回到咱们的主题: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。
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。
从这里咱们能够看到,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(除非你是故意使其越界),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,产生以想不到的结果,就算是在你的程序运行过程当中,没有发生上面的问题,你仍是要当心,说不定何时就崩掉,那时候debug但是至关困难的:)
数据结构