堆栈详解（数据与内存中的存储方式）

一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分

1、栈区（stack）：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

2、堆区（heap） ：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注malloc,calloc,new申请的内存均位于此区。

3、全局区（静态区）（static）：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。程序结束后由系统释放。

4、文字常量区 ：常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。

5、程序代码区：存放函数体的二进制代码。

 

 

大小端模式

如果将一个32位的整数0x12345678存放到一个整型变量（int）中，这个整型变量采用大端或者小端模式在内存中的存储由下表所示。为简单起见，本文使用OP0表示一个32位数据的最高字节MSB（Most Significant Byte），使用OP3表示一个32位数据最低字节LSB（Least Significant Byte）。 

地址偏移	大端模式	小端模式
0x00	12（OP0）	78（OP3）
0x01	34（OP1）	56（OP2）
0x02	56（OP2）	34（OP1）
0x03	78（OP3）	12（OP0）

小端：较高的有效字节存放在较高的的存储器地址，较低的有效字节存放在较低的存储器地址。

大端：较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高的存储器地址。

 

union 和 struct 在堆和栈的存储（以小端模式为例）

 union UnionName

{

    int i;

    char c;

};

 

struct StructName

{

    char c;

    int i;

};

 

s为StructName的实例，其中c='a' and i=1;

 

u为UnionName的实例，其中 i=1;

 

s,u在栈或者堆中的存储如下图所示。

 

 

内存补齐

 现代计算机中内存空间都是按照byte划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但实际情况是在访问特定类型变量的时候经常在特定的内存地址访问，这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐。
    对齐的作用和原因：各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。比如有些架构的CPU在访问 一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误,那么在这种架构下编程必须保证字节对齐.其他平台可能没有这种情况，但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那么一个读周期就可以读出这32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit数据。显然在读取效率上下降很多。

 

对齐方式（变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量） 
char 
偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数 
int 
偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数 
float 
偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数 
double 
偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数 
short 
偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数 
各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间，同时按照上面的对齐方式调整位置，空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结构的字节边界数（即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数）的倍数，所以在为最后一个成员变量申请空间后，还会根据需要自动填充空缺的字节。