各程式語言的記憶體分配方式

2022-07-04 22:00:12 字數 2996 閱讀 2312

c++的記憶體分配方式:

1、棧區(stack)——由編譯器自動分配釋放,在不需要的時候自動清除。用於存放函式的引數、區域性變數等。在乙個程序中,位於使用者虛擬位址空間頂部的是使用者棧,編譯器用它來實現函式的呼叫。操作方式類似資料結構中的棧(後進先出)。

2、堆區(heap)——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**。堆可以動態地擴充套件和收縮。不同於資料結構中的堆,分配方式有些類似鍊錶。

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。

3、全域性區(靜態區)——全域性變數和靜態變數儲存在這裡。程式結束後由系統釋放。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(初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域(data段),未初始化的全域性變數與靜態變數在相鄰的另一塊區域(bss段),同時未被初始化的物件儲存區可以通過 void* 來訪問和操縱),在 c++ 裡面沒有這個區分了,他們共同占用同一塊記憶體區。

4、常量儲存區——常量字串就存放在這裡。一般不允許修改。程式結束後由系統釋放。

5、**區——存放函式體的二進位制**。

示意圖如下:

|----------------------|     高位址

|     棧區(statk)    | -->向下增長

|----------------------|

|     堆區(heap)    | -->向上增長

|----------------------|

| 未初始化(bss) |

|----------------------|

|   初始化(data)   |

|----------------------|

|    常量儲存區    |

|----------------------|

|   正文段(text)   |

|----------------------|    低位址

附:堆和棧究竟有什麼區別?

1、管理方式不同: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。  

2、空間大小不同: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(好像是這樣的)   

3、能否產生碎片不同: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。   

5、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。靜態分配是編譯器完成的,比如區域性變數的分配。動態分配由 malloc 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。   

6、分配效率不同: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。

小結: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 就相當困難了。

ps:如果有人把堆疊合起來說,那它的意思是棧,可不是堆。

可參考文章:

c++記憶體分配方式詳解——堆、棧、自由儲存區、全域性/靜態儲存區和常量儲存區

c的記憶體分配方式:

c語言的強大之處在於它能直接操作記憶體(指標),但是要完全熟悉它的操作方式我們必須要弄清它的儲存方式。儲存變數的位置分為:普通記憶體(靜態儲存區)、執行時堆疊(動態儲存區)、硬體暫存器(動態儲存區),當然這幾種儲存的效率是從低到高的。以及常量儲存區和**儲存區,分別用於儲存字串常量、使用const修飾的全域性變數以及二進位制函式**。

在c語言中沒有其他高階語言public、private等修飾符,來限定變數和函式的有效範圍,但是卻有兩個類似的關鍵字能達到類似的效果:extern和static。

extern作用於變數時用於宣告乙個已經定義的變數,但是並不能定義變數;使用extern你可以在其他檔案中使用全域性變數(當然此時extern可以省略);

extern作用於函式時與它作用於全域性變數有點類似,宣告這個函式是外部函式,其他檔案可以訪問,但不同的是當它作用於函式時不僅可以宣告函式還可以定義函式(用在函式定義前面),不管是定義還是宣告都可以省略,c語言預設認為函式定義或宣告都是外部函式;

static作用於變數時,該變數只會定義一次,以後在使用時不會重新定義,當static作用於全域性變數時說明該變數只能在當前檔案可以訪問,其他檔案中不能訪問;

static作用於函式時與作用於全域性變數類似,表示宣告或定義該函式是內部函式(又叫靜態函式),在該函式所在檔案外的其他檔案中無法訪問此函式;

C語言記憶體分配方式

記憶體分配方式有三種 1 從靜態儲存區域分配。內存在程式編譯的時候就已經分配好,這塊內存在程式的整個執行期間都存在。例如全域性變數,static 變數。2 在棧上建立。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...

記憶體分配方式

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