C 程式記憶體分配詳解

2021-12-30 03:57:46 字數 2383 閱讀 5324

1. 硬碟中的結構——程式

首先在linux下檢視一下test檔案的資訊:

[root@localhost ctest]# file test //此檔案基本情況

test: elf 32-bit lsb executable, intel 80386, version 1 (sysv),

for gnu/linux 2.2.5, dynamically linked (uses shared libs), not stripped

[root@localhost ctest]# size test //此二進位制可執行檔案結構情況

text data bss dec hex filename

906 284 4 1194 4aa test

//**區靜態資料/全域性初始化資料區 未初始化資料區 十進位制總和 十六進製制總和 檔名  

此可執行程式在儲存時(沒有調入到記憶體)分為**區(text)、資料區(data)和未初始化資料區(bss)3個部分。

2. 記憶體中的結構——程序

程式調入記憶體(執行時),其結構如下:

(1)stack(棧區):區域性變數    由編譯器自動分配釋放

(2)heap(堆區):動態變數,由new /malloc分配的資料   一般由程式設計師分配釋放, 若程式設計師不釋放,程式結束時可能由os**

(3)bss(uninitiated data):全域性變數,static,常量  程式結束後由系統釋放

(4)data(initialized data):全域性變數,static,常量   程式結束後由系統釋放

(5)text(**區):存放函式體(類成員函式和全域性函式)的二進位制**(可以理解為存放的就是**) 程式結束後由系統釋放

3.堆與棧的比較

3.1申請方式

stack: 由系統自動分配。 例如,宣告在函式中乙個區域性變數 int b; 系統自動在棧中為b開闢空間。

heap: 需要程式設計師自己申請,並指明大小,在c中malloc函式,c++中是new運算子。

如p1 = (char *)malloc(10); p1 = new char[10];

如p2 = (char *)malloc(10); p2 = new char[20];

但是注意p1、p2本身是在棧中的。

3.2申請後系統的響應

棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統將為程式提供記憶體,否則 將報異常提示棧溢位。

堆:首先應該知道作業系統有乙個記錄空閒記憶體位址的鍊錶,當系統收到程式的申請時,會遍歷該鍊錶,尋找第乙個空間大於所 申請空間的堆結點,然後將該結點從空閒結點鍊錶中刪除,並將該結點的空間分配給程式。

對於大多數系統,會在這塊記憶體空間中的首位址處記錄本次 分配的大小,這樣,**中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。

由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多 餘的那部分重新放入空閒鍊錶中。

3.3申請大小的限制

棧:在windows下,棧是向低位址擴充套件的資料結構,是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是棧頂的位址和棧的最大容量是系統預先規定好的, 在 windows下,棧的大小是2m(也有的說是1m,總之是乙個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將提示overflow。因 此,能從棧獲得的空間較小。

堆:堆是向高位址擴充套件的資料結構, 是不連續的記憶體區域。這是由於系統是用鍊錶來儲存的空閒記憶體位址的,自然是不連續的,而鍊錶的遍歷方向是由低位址向高位址。堆的大小受限於計算機系統中有 效的虛擬記憶體。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

3.4申請效率的比較

棧由系統自動分配,速度較快。但 程式設計師是無法控制的。

堆是由new分配的記憶體,一般速度比較慢,而且容易產生記憶體碎片,不過用起來最方便。

另外,在 windows下,最好的方式是用virtualalloc分配記憶體,他不是在堆,也不是棧,而是直接在程序的位址空間中保留一快記憶體,雖然用起來最不方 便。但是速度快,也最靈活。

3.5堆和棧中的儲存內容

棧:在函式呼叫時,第乙個進棧的是主函式中後的下一條指令(函式呼叫語句的 下一條可執行語句)的位址,然後是函式的各個引數,在大多數的c編譯器中,引數是由右往左入棧的,然後是函式中的區域性變數。注意靜態變數是不入棧的。

當本次函式呼叫結束後,區域性變數先出棧,然後是引數,最後棧頂指標指向最開始存的位址,也就是主函式中的下一條指令,程式由該點繼續執行。

堆:一般是在堆的頭部用乙個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程式設計師安排。

3.6訪問效率的比較

char s1 = "a";

char *s2 = "b";

a是在執行時刻賦值的;而b是在編譯時就確定的;但是,在以後的訪問中,在棧上的陣列比 指標所指向的字串(例如堆)快。 

4. 參考文獻

(1)c++程式的記憶體布局

(2)c/c++程式記憶體分配詳解

c 記憶體分配詳解

c語言可執行 結構 名稱內容 段可執行 字串常量 資料段已初始化全域性變數 已初始化全域性靜態變數 區域性靜態變數 常量資料 bss段 未初始化全域性變數,未初始化全域性靜態變數 棧區域性變數 函式引數 堆動態記憶體分配 一般情況下,乙個可執行二進位制程式 更確切的說,在linux作業系統下為乙個程...

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C C 程式記憶體分配詳解

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