C、C++语言中的5大内存分区

在C/C++中，内存分成5个区，他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

1. 栈，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存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。

2. 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。

3. 自由存储区，就是那些由malloc等分配的内存块，他和堆是十分相似的，不过它是用free来结束自己的生命的。

4. 全局/静态存储区，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。

5. 常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，不允许修改（当然，你要通过非正当手段也可以修改，而且方法很多），比如字符串，也称“字符串池”在此。

明确区分堆与栈
在bbs上，堆与栈的区分问题，似乎是一个永恒的话题，由此可见，初学者对此往往是混淆不清的，所以我决定拿他第一个开刀。

首先，我们举一个例子：
void f() { int* p=new int[5]; }
这条短短的一句话就包含了堆与栈，看到new，我们首先就应该想到，我们分配了一块堆内存，那么指针p呢？他分配的是一块栈内存，所以这句话的意思就是：在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针变量p。在程序会先确定在堆中分配内存的大小，然后调用operator new分配内存，然后返回这块内存的首地址，放入栈中，他在VC6下的汇编代码如下：

00401028 push 14h
0040102A call operator new (00401060)
0040102F add esp,4
00401032 mov dword ptr [ebp-8],eax
00401035 mov eax,dword ptr [ebp-8]
00401038 mov dword ptr [ebp-4],eax

这里，我们为了简单并没有释放内存，那么该怎么去释放呢？是delete p么？澳，错了，应该是delete []p，这是为了告诉编译器：我删除的是一个数组，VC6就会根据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。
好了，我们回到我们的主题：堆和栈究竟有什么区别？
主要的区别由以下几点：
1、管理方式不同；
2、空间大小不同；
3、能否产生碎片不同；
4、生长方向不同；
5、分配方式不同；
6、分配效率不同；

管理方式：对于栈来讲，是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生memory leak。
空间大小：一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定的空间大小的，例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M（好像是，记不清楚了）。当然，我们可以修改：
打开工程，依次操作菜单如下：Project->Setting->Link，在Category 中选中Output，然后在Reserve中设定堆栈的最大值和commit。
注意：reserve最小值为4Byte；commit是保留在虚拟内存的页文件里面，它设置的较大会使栈开辟较大的值，可能增加内存的开销和启动时间。

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，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出，在他弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出，详细的可以参考数据结构，这里我们就不再一一讨论了。

生长方向：对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是向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。

分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有2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alloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。

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。

从这里我们可以看到，堆和栈相比，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。所以栈在程序中是应用最广泛的，就算是函数的调用也利用栈去完成，函数调用过程中的参数，返回地址，EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以，我们推荐大家尽量用栈，而不是用堆。

虽然栈有如此众多的好处，但是由于和堆相比不是那么灵活，有时候分配大量的内存空间，还是用堆好一些。
无论是堆还是栈，都要防止越界现象的发生（除非你是故意使其越界），因为越界的结果要么是程序崩溃，要么是摧毁程序的堆、栈结构，产生以想不到的结果,就算是在你的程序运行过程中，没有发生上面的问题，你还是要小心，说不定什么时候就崩掉，那时候debug可是相当困难的：）

对了，还有一件事，如果有人把堆栈合起来说，那它的意思是栈，可不是堆，呵呵，清楚了？

C：内存分配、内存中五大区

 1.内存的划分  （从高到低依次是： 栈区 、 堆区 、全局静态区 、 常量区 、 代码区 ）栈区是系统自动回收，堆区是我们手动回收 

 2. 栈区   在函数内部定义的局部变量和数组、都存放在栈区，栈区的内存空间是由系统管理，函数调用的时候开辟空间，函数调用结束，空间就被回收

 3.堆区   由我们手动来（管理）开辟，手动回收

 4.全局静态区   存放全局变量和静态变量。空间是由系统管理。（函数外部定义的变量，在定义的时候，这个空间就已经被开辟了）程序开始执行时开辟空间，程序结束执行时回收空间，程序执行期间一直存在。

 

for (int i = 0; i < 5; i++) {
        static int a = 0; //static 修饰的变量仅被初始化一次
        printf("%d",a++);
    }
  static 修饰的变量只初始化一次

 

对于static修饰的变量 有三个特点：

（1）仅仅初始化一次  

（2）如果没有给初始值的话，那就默认给为 0    

（3）生命周期：一旦给定一个 static 变量，他的生命周期就是在程序的整个运行期间

 

 5.常量区  存放常量。整型常量，字符型常量，浮点常量，字符串常量。 在整个的程序运行期间不能被改变。 空间是由系统管理的，生命周期，在程序运行期间一直存在（与程序的生命周期一样）

 6.代码区  存放程序执行的CPU指令，我们的代码最后在编译的时候都会转化为相应的CPU指令，告诉计算机如何执行程序

 

//    char *string  ="iphone";//栈区
//    string[0] = 'a';//程序将崩溃 因为常量区不能被修改 会直接crash

 

malloc（size_t）函数 在堆区开辟 size 个字节的空间，并把首地址返回

malloc 和 alloc 函数区别 参考

define 与 const 的区别  参考    

 

 

 其他内存分配函数

calloc函数 ：       calloc(n 个size大小的空间, size);分配n 个size 大小的内存空间，比 malloc(<#size_t#>)多了一功能：清零的操作，但是效率低 ，不常用

realloc函数         作用是在，realloc(起始地址, newSize)  内存从新分配函数 按照给定的 newSize 大小重新分配空间

内存的操作函数：  memset(给定的开始地址, n, size);    给定的地址作为开始的地址，从这个地址开始将 size 字节的数据初始为 n,  size 的单位是 字节

                         memcpy(拷贝目的地址的指针, 源地址, size);  将源地址的数据里 size 个大小 拷贝到 目的地址指向的内存中

                         memcmp(目的地址, 源地址, size );内存比较函数  就是为给定的 目的地址 源地址 开始的内存里 取 size 个数据相比较大小，返回类型为 int

 

 

 

堆区一定要注意的三个问题： 野指针 、内存泄露 、 过度释放  

malloc一定要和 free 配对使用

const  是C的关键字。const 修饰的变量就相当于是个常量，在程序运行期间不能再被修改。

常量与变量的区别：：常量在运行期间不可以被改变，变量在程序的运行期间是可以被改变的，一旦被 const 修饰的变量 他就变成了一个不可以被修改的常量，相当于常量来使用

 

int a1 = 0, b1 = 0;
//    const int *p1 = &a1;  *p1 是不可以被改变的

//    int * const p1 = &a1;   //p1 是不可以被改变的

    const int * const p1 = &a1; // p1 与 *p1 的值都不能被改变

 

static 与 const 的区别：

 

    const 作用：做安全处理
    const
    1.C 语言提供的一个关键字，被他修饰的变量具有不可变性
    2.便于进行类型检测，使编译对处理内容更多的了解，消除了一些隐患
    3.可以避免模糊的数字出现。同时可以方便的进行参数的调整和修改
    4.可以保护被修饰的东西，防止意外修改，增强程序的健壮性
    5.可以节省空间，避免不必要的内存分配
    6.提高效率------编译器通常不为const 常量分配存储空间，而是将他们保存在符号表中，这使得他们成为编译期间的一个常量，没有了存储与读内存的操作，使得效率更高

 

void *   是泛型  可以代表所有的指针类型。如 int * 、 char * 、……