1 分配方式簡介
在c++中,記憶體分成5個區,他們分別是堆、棧、自由儲存區、全域性/靜態儲存區和常量儲存區。
棧,在執行函式時,函式內區域性變數的儲存單元都可以在棧上建立,函式執行結束時這些儲存單元自動被釋放。棧記憶體分配運算內置於處理器的指令集中,效率很高,但是分配的記憶體容量有限。
堆,就是那些由new分配的記憶體塊,他們的釋放編譯器不去管,由我們的應用程式去控制,一般乙個new就要對應乙個delete。如果程式設計師沒有釋放掉,那麼在程式結束後,作業系統會自動**。
自由儲存區,就是那些由malloc等分配的記憶體塊,他和堆是十分相似的,不過它是用free來結束自己的生命的。
全域性/靜態儲存區,全域性變數和靜態變數被分配到同一塊記憶體中,在以前的c語言中,全域性變數又分為初始化的和未初始化的,在c++裡面沒有這個區分了,他們共同占用同一塊記憶體區。
常量儲存區,這是一塊比較特殊的儲存區,他們裡面存放的是常量,不允許修改。
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堆和棧究竟有什麼區別?
好了,我們回到我們的主題:堆和棧究竟有什麼區別?
主要的區別由以下幾點:
1、管理方式不同;
2、空間大小不同;
3、能否產生碎片不同;
4、生長方向不同;
5、分配方式不同;
6、分配效率不同;
管理方式:對於棧來講,是由編譯器自動管理,無需我們手工控制;對於堆來說,釋放工作由程式設計師控制,容易產生memory leak。
空間大小:一般來講在32位系統下,堆記憶體可以達到4g的空間,從這個角度來看堆記憶體幾乎是沒有什麼限制的。但是對於棧來講,一般都是有一定的空間大小的,例如,在vc6下面,預設的棧空間大小是1m(好像是,記不清楚了)。當然,我們可以修改:
碎片問題:對於堆來講,頻繁的new/delete勢必會造成記憶體空間的不連續,從而造成大量的碎片,使程式效率降低。對於棧來講,則不會存在這個問題,因為棧是先進後出的佇列,他們是如此的一一對應,以至於永遠都不可能有乙個記憶體塊從棧中間彈出,在他彈出之前,在他上面的後進的棧內容已經被彈出,詳細的可以參考資料結構,這裡我們就不再一一討論了。
生長方向:對於堆來講,生長方向是向上的,也就是向著記憶體位址增加的方向;對於棧來講,它的生長方向是向下的,是向著記憶體位址減小的方向增長。
分配方式:堆都是動態分配的,沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式:靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的,比如區域性變數的分配。動態分配由alloca函式進行分配,但是棧的動態分配和堆是不同的,他的動態分配是由編譯器進行釋放,無需我們手工實現。
分配效率:棧是機器系統提供的資料結構,計算機會在底層對棧提供支援:分配專門的暫存器存放棧的位址,壓棧出棧都有專門的指令執行,這就決定了棧的效率比較高。堆則是c/c++函式庫提供的,它的機制是很複雜的,例如為了分配一塊記憶體,庫函式會按照一定的演算法(具體的演算法可以參考資料結構/作業系統)在堆記憶體中搜尋可用的足夠大小的空間,如果沒有足夠大小的空間(可能是由於記憶體碎片太多),就有可能呼叫系統功能去增加程式資料段的記憶體空間,這樣就有機會分到足夠大小的記憶體,然後進行返回。顯然,堆的效率比棧要低得多。
從這裡我們可以看到,堆和棧相比,由於大量new/delete的使用,容易造成大量的記憶體碎片;由於沒有專門的系統支援,效率很低;由於可能引發使用者態和核心態的切換,記憶體的申請,代價變得更加昂貴。所以棧在程式中是應用最廣泛的,就算是函式的呼叫也利用棧去完成,函式呼叫過程中的引數,返回位址,ebp和區域性變數都採用棧的方式存放。所以,我們推薦大家盡量用棧,而不是用堆。
雖然棧有如此眾多的好處,但是由於和堆相比不是那麼靈活,有時候分配大量的記憶體空間,還是用堆好一些。
無論是堆還是棧,都要防止越界現象的發生(除非你是故意使其越界),因為越界的結果要麼是程式崩潰,要麼是摧毀程式的堆、棧結構,產生以想不到的結果,就算是在你的程式執行過程中,沒有發生上面的問題,你還是要小心,說不定什麼時候就崩掉,那時候debug可是相當困難的:)
c++/c程式中,指標和陣列在不少地方可以相互替換著用,讓人產生一種錯覺,以為兩者是等價的。
陣列要麼在靜態儲存區被建立(如全域性陣列),要麼在棧上被建立。陣列名對應著(而不是指向)一塊記憶體,其位址與容量在生命期內保持不變,只有陣列的內容可以改變。
指標可以隨時指向任意型別的記憶體塊,它的特徵是「可變」,所以我們常用指標來操作動態記憶體。指標遠比陣列靈活,但也更危險。
malloc與free是c++/c語言的標準庫函式,new/delete是c++的運算子。它們都可用於申請動態記憶體和釋放記憶體。
對於非內部資料型別的物件而言,光用maloc/free無法滿足動態物件的要求。物件在建立的同時要自動執行建構函式,物件在消亡之前要自動執行析構函式。由於malloc/free是庫函式而不是運算子,不在編譯器控制許可權之內,不能夠把執行建構函式和析構函式的任務強加於malloc/free。
因此c++語言需要乙個能完成動態記憶體分配和初始化工作的運算子new,以及乙個能完成清理與釋放記憶體工作的運算子delete。注意new/delete不是庫函式。我們先看一看malloc/free和new/delete如何實現物件的動態記憶體管理
C 中的記憶體管理
1 new delete c 具備申請 釋放堆記憶體功能的運算子。相當於c語言中的malloc和free new 型別 會自動計算型別所需要的位元組數,然後從堆中分配對應位元組數的記憶體,返回記憶體的首位址 具備型別的指標 delete 指標 會自動釋放記憶體 注意 new delete 與mall...
C 中基本的記憶體管理
c 記憶體管理 operator new 與 operator delete函式 new delete 原理 棧 非靜態區域性變數,函式引數,返回值等,棧是向下增長的 記憶體對映段 裝載乙個共享的動態記憶體庫 堆 用於程式執行時動態記憶體分配,可以向上增長 資料段 儲存全域性變數和靜態資料 段 可執...
C 記憶體管理 C 記憶體分類
c 記憶體管理 記憶體分類 moakap 在編寫程式過程中,程式設計師必須清楚程式記憶體的分配機制,合理進行記憶體管理,這樣才能得到高效的程式。同時,如果對c 記憶體分配基本概念不理解,使用不當,一方面浪費了寶貴的記憶體資源,降低了程式執行效率,另一方面還會造成程式中意想不到的錯誤。在 c 程式中,...