程式中的記憶體分配

2022-05-22 07:54:13 字數 1746 閱讀 1488

棧由作業系統自動分配釋放,用於存放函式的引數值、區域性變數等,其操作方式類似於資料結構中的棧

1. 函式中定義的區域性變數按照先後定義的順序依次壓入棧中,也就是說相鄰變數的位址之間不會存在其它變數。

2. 棧的記憶體位址生長方向與堆相反,由高到底,所以後定義的變數位址低於先定義的變數

3. 棧中儲存的資料的生命週期隨著函式的執行完成而結束

堆由程式設計師分配釋放, 若程式設計師不釋放,程式結束時由os**,分配方式倒是類似於鍊錶

1. 堆的記憶體位址生長方向與棧相反,由低到高,但需要注意的是,後申請的記憶體空間並不一定在先申請的記憶體空間的後面

原因是先申請的記憶體空間一旦被釋放,後申請的記憶體空間則會利用先前被釋放的記憶體,從而導致先後分配的記憶體空間在位址上不存在先後關係

關於堆上記憶體空間的分配過程:

1. 作業系統有乙個記錄空閒記憶體位址的鍊錶

2. 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節點

3. 將該節點從空閒節點鍊錶中刪除,並將該節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語句才能正確地釋放本記憶體空間。

由於找到的堆節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

堆與棧區別:

堆與棧實際上是作業系統對程序占用的記憶體空間的兩種管理方式,主要有如下幾種區別:

(1)管理方式不同。棧由作業系統自動分配釋放,無需我們手動控制;堆的申請和釋放工作由程式設計師控制,容易產生記憶體洩漏;

(2)空間大小不同。每個程序擁有的棧的大小要遠遠小於堆的大小。理論上,程式設計師可申請的堆大小為虛擬記憶體的大小,程序棧的大小64bits的windows預設1mb,64bits的linux預設10mb;

(3)生長方向不同。堆的生長方向向上,記憶體位址由低到高;棧的生長方向向下,記憶體位址由高到低。

(4)分配方式不同。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。靜態分配是由作業系統完成的,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,他的動態分配是由作業系統進行釋放,無需我們手工實現

(5)分配效率不同。

堆則是由c/c++提供的庫函式或運算子來完成申請與管理,實現機制較為複雜,頻繁的記憶體申請容易產生記憶體碎片。顯然,堆的效率比棧要低得多。

即擴充套件基址指標暫存器內容(ebp),再然後是被調函式的實參等,一般情況下是按照從右向左的順序入棧,

之後是被調函式的區域性變數,注意靜態變數是存放在資料段或者bss段,是不入棧的。出棧的順序正好相反,

從以上可以看到,堆和棧相比,

堆: 由於大量malloc()/free()或new/delete的使用,容易造成大量的記憶體碎片,並且可能引發使用者態和核心態的切換,效率較低

棧: 在程式中應用較為廣泛,最常見的是函式的呼叫過程由棧來實現,函式返回位址、ebp、實參和區域性變數都採用棧的方式存放。

雖然棧有眾多的好處,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,主要還是用堆

無論是堆還是棧,在記憶體使用時都要防止非法越界,越界導致的非法記憶體訪問可能會摧毀程式的堆、棧資料,輕則導致程式執行處於不確定狀態,獲取不到預期結果,重則導致程式異常崩潰,這些都是我們程式設計時與記憶體打交道時應該注意的問題

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