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C++中資料儲存的位置

一個由 c/c++編譯過的程式佔用的記憶體分為以下幾個部分:

1. 棧區:就是那些由編譯器在需要的時候分配,在不需要的時候自動清除的變數的儲存區。裡面的變數通常是區域性變數函式引數等。

2. 堆區(動態記憶體分配):通過new和malloc分配,由delete或free手動釋放或者程式結束自動釋放。動態記憶體的生存期人為決定,使用靈活。缺點是容易分配/釋放不當容易造成記憶體洩漏,頻繁分配/釋放會產生大量記憶體碎片。 若程式設計師不釋放,程式結束時可能由OS(作業系統)回收。注意它與資料結構中的堆是兩回事,分配方式類似於連結串列。

3.全域性區(靜態區)static :全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的。

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,在C++裡面沒有這個區分了,他們共同佔用同一塊記憶體區。程式結束後由系統釋放。

4.常量儲存區:這是一個比較特殊的儲存區,裡面存放的是常量,不允許修改。程式結束後由系統釋放。

5. 程式程式碼區:存放函式的二進位制程式碼。 
下面說一下棧儲存和堆儲存的區別:

棧儲存:棧儲存通常用於儲存佔用空間小,生命週期短的資料,如區域性變數和引數變數等。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。

  堆儲存: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。首先應該知道作業系統有一個記錄空閒記憶體地址的連結串列,當系統收到程式的申請時, 

會遍歷該連結串列,尋找第一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連結串列中刪除,並將該結點的空間分配給程式,另外,對於大多數系統,會在這塊記憶體空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣,程式碼中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。另外,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連結串列中。

在地址分配方面:對於堆來講,向著記憶體地址增加的方向;對於棧來講,向著記憶體地址減小的方向增長。(聯絡:小尾端是高位位元組在高階地址、低位位元組在低位地址,因此在壓棧時先壓高位元組後壓低位元組)。

分配效率: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地址,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)在堆記憶體中搜索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。

References: