存储区的概念

常见的存储区域可分为:

由编译器在须要的时候分配,在不须要的时候自己主动清除的变量的存储区。里面的变量一般是局部变量、函数參数等。

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就要相应一个delete。假设程序猿没有释放掉。程序会一直占用内存。导致内存泄漏,在程序结束后。操作系统会自己主动回收。

malloc等分配的内存块,它和堆是十分相似的。只是它是用free来释放分配的内存。

  • 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,在曾经的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。

  • 常量存储区

这是一块比較特殊的存储区,他们里面存放的是常量。不同意改动(当然。你要通过非正当手段也能够改动)。

  • 代码段:存放函数体的二进制代码。

例1:C语言程序

int x;  
void main()  
{  
}  

变量x存储在内存哪个区域?

答:在採用段式内存管理的架构中,BSS段(bss segment)一般是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。

BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态存储区。

例2:static全局变量与普通全局变量有什么差别?

答:static全局变量和普通全局变量存储区域同样,不同的是:

static全局变量仅仅在声明此static全局变量的文件里有效;

普通全局变量对整个源程序都有效,当此源程序包括多于一个文件的程序时,对其它文件依旧有效。

例3:static局部变量与普通局部变量的差别?

答:static局部变量的存储区为静态存储区,普通局部变量的存储区为栈;

static局部变量生存周期为整个源程序。可是仅仅能在声明其的函数中调用,并且其值与上一次的结果有关;而普通局部变量的生存周期为声明其函数的周期,超过特定的范围其值会被又一次初始化;

static局部变量假设未初始化其值默觉得0,而普通局部变量则不确定。

//main.cpp

inta
 = 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\0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);//分配得来的10和20字节的区域就在堆区。

}

堆栈的差别

1.内存分配方面:

堆:一般由程序猿分配释放,若程序猿不释放,程序结束时可能由OS回收。

注意它与数据结构中的堆是两回事。分配方式是相似于链表。可能用到的关键字例如以下:newmallocdeletefree等等。

栈:由编译器(Compiler)自己主动分配释放,存放函数的參数值局部变量的值等。其操作方式相似于数据结构中的栈。

2.申请方式方面:

堆:须要程序猿自己申请,并指明大小。

cmalloc函数。如p1 = (char *)malloc(10);C++中用new运算符,可是注意p1p2本身是在栈中的。由于他们还是能够觉得是局部变量。

栈:由系统自己主动分配。 比如,声明在函数中一个局部变量 int b;系统自己主动在栈中为b开辟空间。

3.系统响应方面:

堆:操作系统有一个记录空暇内存地址的链表,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,然后将该结点从空暇结点链表中删除,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语句才干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,系统会自己主动的将多余的那部分又一次放入空暇链表中,由此可能会导致内存碎片。

栈:仅仅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。

4.限制大小方面:

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暇内存地址的,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,堆获得的空间比較灵活。也比較大。

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,栈的大小是固定的(是一个编译时就确定的常数),假设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。

5.效率方面:

堆:是由new分配的内存,一般速度比較慢。并且easy产生内存碎片,只是用起来最方便。

栈:由系统自己主动分配。速度较快。但程序猿是无法控制的。

6.存放内容方面:

堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的详细内容有程序猿安排。

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(从函数返回的时候将继续从这条指令開始执行)(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參数。在大多数的C编译器中,參数是由右往左入栈,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。然后是參数。最后栈顶指针指向最開始存的地址,也就是主函数中的下一条指令。程序由该点继续执行

7.存取效率方面:

堆:char *s1 = "Hellow Word";是在编译时就确定的。

栈:char s1[] = "Hellow Word";是在执行时赋值的;用数组比用指针速度要快一些,由于指针在底层汇编中须要用edx寄存器中转一下,而数组在栈上直接读取。

交换两个值的方法

有三种方法:

void swap1(int *a,int *b)//第一种。也是最经常使用的一种
{
  int t;
 t = *a;
 *a = *b;
 *b = t;
}

void swap2(int *a,int *b)//另外一种,不须要额外的内存空间(不用暂时变量)
{
  *a = *a + *b;
  *b = *a - *b;
  *a = *a - *b;
}

//上述方法可能引起越界,为什么不使用他俩的差呢?

void newswap2( int *a, int *b)
{
    *a = *b - *a;
    *b = *b - *a;
    *a = *a + *b;
}

//上述代码是用算术的过程来实现a与b的值的交换。这里基本的方法是考虑中间量|a-b|和留下一个原值。只是要使程序正确,还要做一些值的大小推断。写成函数的话会比較麻烦,通用性问题。

void swap3(int *a,int *b)//第三种,不须要额外的内存空间。位运算实现
{
  *a ^= *b;
  *b ^= *a;
  *a ^= *b;
}

//这里交换的方法也是依赖于公式A^B^A=B和A^B^B=A这个规律。可是函数參数的传递分为两种值传递和地址传递。

故交换也有两种,值交换和变量所指向值的地址交换。仅仅能交换整数(char int long),要想交换两个浮点数是不行的。由于浮点数不能參与位运算,要想交换两个指针也是不行的。编译器不同意你把两个指针拿来做位运算,要想交换两个用户自己定义对象也是不行的。由于它仍然不能參与位运算

这样的值交换的目的是为了降低暂时变量的申请,降低程序所需的内存空间。对大量申请暂时变量来实现交换的程序是一种非常好的解决方式

大数加减(高效)