变量空间分配、堆、栈

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 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。

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。 - 程序结束后有系统释放

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。

 

堆与栈的讨论：

管理方式：

  堆中资源由程序员控制（容易产生memory leak）。

  栈资源由编译器自动管理，无需手工控制。

系统响应：

  对于堆，应知道系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序申请时，遍历该链表，寻找第一个空间大于申请空间的堆结点，删除空闲结点链表中的该结点，并将该结点空间分配给程序（大多数系统会在这块内存空间首地址记录本次分配的大小，这样delete才能正确释放本内存空间，另外系统会将多余的部分重新放入空闲链表中）。

  对于栈，只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统为程序提供内存，否则报异常提示栈溢出。

空间大小：

  堆是不连续的内存区域（因为系统是用链表来存储空闲内存地址，自然不是连续的），堆大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存（32bit系统理论上是4G），所以堆的空间比较灵活，比较大。

  栈是一块连续的内存区域，大小是操作系统预定好的，windows下栈大小是2M（也有是1M，在编译时确定，VC中可设置）。

碎片问题：

  对于堆，频繁的new/delete会造成大量碎片，使程序效率降低。

  对于栈，它是一个先进后出的队列，进出一一对应，不会产生碎片。

生长方向：（这决定了栈在高地址区、堆在底地址区）

  堆向上，向高地址方向增长。

  栈向下，向低地址方向增长。

分配方式：

  堆都是动态分配（没有静态分配的堆）。

  栈有静态分配和动态分配，静态分配由编译器完成（如局部变量分配），动态分配由calloc函数分配，但栈的动态分配的资源由编译器进行释放，无需程序员实现。

分配效率：

  堆由C/C++函数库提供，机制很复杂。所以堆的效率比栈低很多。

  栈是极其系统提供的数据结构，计算机在底层对栈提供支持，分配专门寄存器存放栈地址，栈操作有专门指令。