C++中数据存储的位置

🎈 作者：Linux猿

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一个由 c/c++编译过的程序占用的内存分为以下几个部分：

1. 栈区：就是那些由编译器在需要的时候分配，在不需要的时候自动清除的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。 

2. 堆区（动态内存分配）：通过new和malloc分配，由delete或free手动释放或者程序结束自动释放。动态内存的生存期人为决定，使用灵活。缺点是容易分配/释放不当容易造成内存泄漏，频繁分配/释放会产生大量内存碎片。 若程序员不释放，程序结束时可能由OS（操作系统）回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式类似于链表。

3.全局区（静态区）static ：全局变量和静态变量的存储是放在一块的。在以前的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。程序结束后由系统释放。

4.常量存储区：这是一个比较特殊的存储区，里面存放的是常量，不允许修改。程序结束后由系统释放。

5. 程序代码区：存放函数的二进制代码。 

下面说一下栈存储和堆存储的区别：

栈存储：栈存储通常用于存储占用空间小，生命周期短的数据，如局部变量和参数变量等。只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

堆存储：由于大量new/delete的使用，容易造成大量的内存碎片；由于没有专门的系统支持，效率很低；由于可能引发用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时， 会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

在地址分配方面：对于堆来讲，向着内存地址增加的方向；对于栈来讲，向着内存地址减小的方向增长。(联系：小尾端是高位字节在高端地址、低位字节在低位地址，因此在压栈时先压高字节后压低字节)。

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，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可能是由于内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加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，然后进行返回。显然，堆的效率比栈要低得多。

参考文献：

[1] https://www.jianshu.com/p/96717289ddeb

[2] https://blog.csdn.net/qq_15021091/article/details/41682153

[3] https://blog.csdn.net/eagle_of_sky/article/details/5948889

[4] https://zhidao.baidu.com/question/52843150.html

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