4.可以说一下你了解的C++得内存管理吗？
4.可以说一下你了解的C++得内存管理吗？
1.一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分：
C++中的内存分区，分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区、常量存储区和代码区。如下图所示
栈：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限
堆：就是那些由 new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个new就要对应一个 delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收
自由存储区：如果说堆是操作系统维护的一块内存，那么自由存储区就是C++中通过new和delete动态分配和释放对象的抽象概念。需要注意的是，自由存储区和堆比较像，但不等价。
全局/静态存储区：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放 。在C++里面没有这个区分了，它们共同占用同一块内存区，在该区定义的变量若没有初始化，则会被自动初始化，例如int型变量自动初始为0
常量存储区：这是一块比较特殊的存储区，这里面存放的是常量，不允许修改
代码区：存放函数体的二进制代码
例子：
//main.cpp
int a = 0; //全局初始化区
char* p1; //全局未初始化区
main()
{
int b; //栈
char s[] = "abc"; //栈
char* p2; //栈
char* p3 = "123456"; //123456在常量区，p3在栈上。
static int c = 0; //全局（静态）初始化区
p1 = (char*)malloc(10);
p2 = (char*)malloc(20);//分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456"); //123456放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}
2.堆和栈的理论知识
堆和栈的区别主要有一下几点：
2.1管理方式不同
stack:由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间
heap: 需要程序员自己申请，并指明大小，在C中malloc函数
如
p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new运算符
如
p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
2.2 申请后系统的响应
栈：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：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。
2.3碎片问题
对于堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而产生大量的碎片，使程序效率降低。当一个内存块被释放时，它不会被立即回收，而是被放置在一个空闲内存链表中，以供其他程序使用。
对于栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是后进先出的队列，他们是如此的一一对应，当这个元素被弹出栈时，它所占用的内存空间并不会立即释放，而是被标记为可重复利用的内存块。在它弹出之前，在它上面的后进栈的内容已经被弹出。
2.4生长方向
对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是想着内存地址增加的方向。
对于栈来讲，它的生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增长。
2.5分配方式
堆是动态分配的，没有静态分配的堆。
栈有两种分配方式：（？？）静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由函数alloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，它的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工释放。
2.6 分配效率
栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层堆栈提供支持：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，堆得效率比栈要低得多。
对栈的存取，是通过push/pop指令来实现的，也就是说是对寄存器的操作，而对堆的操作是对内存的操作，故对栈的存取效率比较高。
2.7申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在 WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
2.8堆和栈中的存储内容
栈： 在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。
2.9存取效率的比较
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; //栈中有一块内存存的全部是a
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; //栈中仅仅一个指针，指向文字常量区，里面存了一些列的b
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。比如：
#include <stdio.h>
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char* p = "1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，再根据edx读取字符，显然慢了。
3.小结
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。
参考资料来源：[(8条消息) C++堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区_c++ 自由存储区_Lailikes的博客-CSDN博客]
