【空间】C++内存管理

1、程序的大小布局

• 正文段（Text）用于存储指令，二进制代码，程序内容
• 数据段（Data）用于存储已初始化的全局变量
• BSS段（BSS）用于存储未赋值的全局变量所需的空间
  

2、程序的内存布局

在C++中，内存分成5个区，他们分别是

• 栈区（stack）：由编译器自动分配释放，其操作方式类似于数据结构的栈（后进先出-LIFO）。在函数体中定义的局部变量通常是在栈上。

• 堆区（heap）：就是那些由new/malloc/calloc/realloc分配，free释放分配的内存块。若程序员不释放的话，程序结束时由OS回收。

• 全局区（static）：也叫静态数据内存空间，存储全局变量和静态变量，全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，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。//C++中在所有函数体外定义的全局变量，加了static修饰符后的变量不管其在程序中的哪个位置，它都会被存放在全局区(静态区)

• 常量区（.text）：常量字符串就是放在这里，程序结束后由系统释放。

• 代码区（.data）：存放程序本身的二进制代码。

比如：

//例char* 和char[]的区别由此可见
int var = 0;//全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
void main(){
    int b;  //栈
    int s[] = "abc"; //栈
    char *p3 = "123456"; //123456在常量区，p3在栈上
    char *p2; //栈
    static int c = 0; //全局(静态)初始化区
    p1 = (char)malloc(10); //分配得来得10字节的区域在堆区
    p2 = (char)malloc(20); //分配得来得20字节的区域在堆区
    strcpy(p1, "123456"); //"123456"放在常量区，编译器可能会将它与p3所向"123456"优化成一个
}
  

 

  
1
  
2
  
3
  
4
  
5
  
6
  
7
  
8
  
9
  
10
  
11
  
12
  
13
 

3、堆栈和内存分配

栈（Stack）

• 主要特点？
• 1）相比堆而言在栈上分配要快的多
• 2）在栈上的数据可以直接访问（不是非要使用指针访问）。
• 3）当你程序启动时决定栈的容量上限（可以用命令指定）。
• 4）当用栈过多时可导致栈溢出（无穷次（大量的）的递归调用，或者大量的内存分配）。
  —————————
• 何时需要？
• 1）较小内存的变量, 如1KB，10KB，100KB级别的内存
• 2）较短的生存时间，如函数中的局部变量
  —————————
• 如何分配？
• 1）函数中定义一个局部变量即可。

堆（Heap）

• 主要特点？
• 1）相比在栈上分配内存要慢。
• 2）在堆上的变量必须要手动分配和释放
• 3）如果申请的缓冲区过大的话，可能申请失败。
• 4）大量的分配和释放可造成内存碎片，甚至造成内存泄露
  —————————
• 何时需要？
• 1) 当需要分配一大块内存时，如一个很大的数组，一个很大的结构体，一个很大的类的实例。 一般当需要分配的内存达到几千个字节时，推荐在堆上分配，比如构建一个包含1000个整数的数组： int *array = malloc(1000*sizeof(int));
• 2) 当希望变量的生存时间很长时（如全局可见）
• 3) 当希望变量能动态的改变大小时（如能动态增加大小的数组，链表或者预先不能估计大小）
  —————————
• 如何分配？
• 1）C语言分配（malloc）：malloc只有一个参数，即需要分配的内存的字节数。malloc的返回值有两种：当分配成功时，malloc分配size大小的内存区块，返回指向这个内存块的首地址（指针）。返回的指针是void类型的，void将会被转化成希望的指针类型。当分配失败时，返回一个指向null的空指针，一般是内存区域不足时。//以及注意，malloc分配的内存是未被初始化的。
• 2）C语言释放（free）：free函数的参数是指向一个内存区块的指针，free函数没有返回值。

• 3）C++分配：
  int p_scalar = new int(5); //allocates an integer, set to 5. (same syntax as constructors)
int p_array = new int[5]; //allocates an array of 5 adjacent integers. (undefined values)
  new若执行成功，它会做3件事：分配内存+调用构造函数初始化内存区域+返回内存区域的地址。new若执行失败，会抛出异常（an exception of type std::bad_alloc ）

• 4）C++释放：delete p_var

• 5）C/C++区别：对于非内部数据类型的对象而言，对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于 malloc/free。因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。

4、参考资料

内存管理C++
C++内存管理
char和char[]的区别
Anatomy of a Program in Memory
What a C programmer should know about memory
《程序员的自我修养——链接、装载与库》
《高质量 C++/C 编程指南》
The Descent to C
Guide to Advanced Programming in C
What and where are the stack and heap?
What’s the difference between a stack and a heap?

文章来源: gwj1314.blog.csdn.net，作者：小哈里，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

原文链接：gwj1314.blog.csdn.net/article/details/80631443