[C++知识库]C++学习12_C++内存分配方式

引言

现在的应用程序都运行在一个虚拟内存空间里，以32位系统为例，其寻址空间为4G。

大部分的操作系统为4G内存空间，一般分为两个部分：

1. 内核态空间（应用程序无法直接访问），Linux默认将高地址的1G空间分配给内核态空间，
2. 用户态空间（用户使用），剩下的低地址的3G内存空间为用户态空间。

C/C++程序内存空间分布（用户态空间）

1. 栈区（stack）：由编译器自动分配与释放，存放函数参数、局部变量、返回数据、返回地址等。其操作类似于数据结构中的栈。
2. 堆区（heap）：由程序员手动分配与释放，若程序结束时未释放，可能由OS（Operating System）回收。其分配类似于链表。
3. 全局区/静态区(static）：存放全局变量、静态变量和常量。程序分配时由系统分配，程序结束后由系统释放。全局区分为已初始化全局区（data）和未初始化全局区（bss）。
4. 常量区（文字常量）：存放常量字符串，由系统分配与释放。
5. 代码区：存放函数体的二进制代码（类成员函数和全局区）。

栈(stack)与堆(heap)的区别：（6个方面）

1. 管理方式不同。

   **堆：**由程序员申请与释放，容易产生memory leak.

   **栈：**是由编译器自动管理，无需程序员手动控制；

2. **空间大小不同。**一般在32位系统下，

   **堆内存：**几乎没有限制的，最大可以到4G。

   **栈内存：**一般有空间大小限制，例如，在VS下，默认的栈空间大小是1M。

3. **分配方式不同。**内存有2种分配方式：静态分配和动态分配。

   **堆：**全部都是动态分配内存，没有静态分配的堆，由malloc, calloc函数进行分配。

   **栈：**多数都是静态分配内存，由编译器完成，如分配局部变量。但是栈的动态分配和堆不同，由编译器动态分配与释放，无需程序员手动实现。

4. 生长方向不同。

   **堆：**向上生长（内存地址增加）；

   **栈：**向下生长（内存地址减小）。

5. 是否产生碎片。

   **堆：**频繁的(malloc/free)(new/delete)会造成内存空间的不连续，从而产生大量碎片，降低程序效率。

   **栈：**栈是先进后出，一个内存块从栈中间弹出之前，在它上面的后进的栈内容已经被弹出，故不会产生碎片问题。

6. 分配效率不同：

   **堆：**由库函数提供(malloc/free)(new/delete)，机制复杂，速度较慢。

   栈：是系统提供的数据结构，由系统自动分配，速度较快。

转自（原文链接）：https://blog.csdn.net/cherrydreamsover/article/details/81627855

区分概念与使用：（简单了解即可）

全局变量与静态全局变量：

1. 都属于常量区。
2. **全局变量：**在别的文件中可以调用；**静态全局变量：**只在本文件中有效，别的文件无法调用该变量。
3. 若在另一文件中定义一个同名全局变量，会出错。

局部变量与静态局部变量：

1. **函数内部局部变量：**属于栈区；**静态局部变量：**属于常量区的。
2. **局部变量：**会随该函数的结束而结束；**静态局部变量：**不会随函数的结束而销毁，而是随整个程序结束而结束，但别的函数无法调用该变量，；
3. 若这两个变量未给初值，会被自动定义。**局部变量：**随机值；**静态局部变量：**0。
4. **局部变量：**在调用期间，每调用一次，赋一次值。**静态局部变量：**只在编译期间赋值一次，以后函数每次调用，不再赋值。

转自（原文链接）：https://blog.csdn.net/cherrydreamsover/article/details/81627855

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