}
一個C程序佔用的內存可分爲以下幾類:
(一) 棧
這是由編譯器自動分配和釋放的區域。主要存儲函數的參數,函數的局部變量等。當
一個函數開始執行時,該函數所需的實參,局部變量就推入棧中,該函數執行完畢
後,之前進入棧中的參數和變量等也都出棧被釋放掉。它的運行方式類似於數據結構
中的棧。
(二) 堆
這是由程序員控制分配和釋放的區域,在C裏,用malloc()函數分配的空間就存在於堆
上。在堆上分配的空間不像棧一樣在某個函數執行完畢就自動釋放,而是一直存在於
整個程序的運行期間。當然,如果你不手動釋放(free()函數)這些空間,在程序運行
結束後系統也會將之自動釋放。對於小程序來說可能感覺不到影響的存在,但對於大
程序,例如一個大型遊戲,就會遇到內存不夠用的問題了。
(三) 全局區
C裏的全局變量和靜態變量存儲在全局區。它們有點像堆上的空間,也是持續存在於程
序的整個運行期間,但不同的是,他們是由編譯器自己控制分配和釋放的。
(四) 文字常量區
例如char *c = “123456”;則”123456”爲文字常量,存放於文字常量區。也由編譯器
控制分配和釋放。
(五) 程序代碼區
存放函數體的二進制代碼。
2. 例子(一)
int a = 0; //全局區
void main()
{
int b; //棧
char s[] = "abc"; //s在棧,"abc"在文字常量區
char *p1,*p2; //棧
char *p3 = "123456"; //"123456"在常量區,p3在棧上
static int c =0; //全局區
p1 = (char *)malloc(10); //p1在棧,分配的10字節在堆
p2 = (char *)malloc(20); //p2在棧,分配的20字節在堆
strcpy(p1, "123456"); //"123456"放在常量區
//編譯器可能將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。
}
3. 例子(二)
//返回char型指針
char *f()
{
//s數組存放於棧上
char s[4] = {'1','2','3','0'};
return s; //返回s數組的地址,但程序運行完s數組就被釋放了
}
void main()
{
char *s;
s = f();
printf ("%s", s); //打印出來亂碼。因爲s所指向地址已經沒有數據
}
還有就是函數調用時會在棧上有一系列的保留現場及傳遞參數的操作。
棧的空間大小有限定,vc的缺省是2M。棧不夠用的情況一般是程序中分配了大量數組和遞歸函數層次太
深。有一點必須知道,當一個函數調用完返回後它會釋放該函數中所有的棧空間。棧是由編譯器自動管
理的,不用你操心。
堆是動態分配內存的,並且你可以分配使用很大的內存。但是用不好會產生內存泄漏。
並且頻繁地malloc和free會產生內存碎片(有點類似磁盤碎片),因爲c分配動態內存時是尋找匹配的
內存的。而用棧則不會產生碎片。
在棧上存取數據比通過指針在堆上存取數據快些。
一般大家說的堆棧和棧是一樣的,就是棧(stack),而說堆時纔是堆heap.
棧是先入後出的,一般是由高地址向低地址生長。
轉載的另外一篇:
堆(heap)和棧(stack)是C/C++編程不可避免會碰到的兩個基本概念。首先,這兩個概念都可以在講數據
結構的書中找到,他們都是基本的數據結構,雖然棧更爲簡單一些。
在具體的C/C++編程框架中,這兩個概念並不是並行的。對底層機器代碼的研究可以揭示,棧是機器系
統提供的數據結構,而堆則是C/C++函數庫提供的。
具體地說,現代計算機(串行執行機制),都直接在代碼底層支持棧的數據結構。這體現在,有專門的寄
存器指向棧所在的地址,有專門的機器指令完成數據入棧出棧的操作。
這種機制的特點是效率高,支持的數據有限,一般是整數,指針,浮點數等系統直接支持的數據類型,
並不直接支持其他的數據結構。因爲棧的這種特點,對棧的使用在程序中是非常頻繁的。對子程序的調
用就是直接利用棧完成的。機器的call指令裏隱含了把返回地址推入棧,然後跳轉至子程序地址的操
作,而子程序中的ret指令則隱含從堆棧中彈出返回地址並跳轉之的操作。C/C++中的自動變量是直接利
用棧的例子,這也就是爲什麼當函數返回時,該函數的自動變量自動失效的原因。
和棧不同,堆的數據結構並不是由系統(無論是機器系統還是操作系統)支持的,而是由函數庫提供的。
基本的malloc/realloc/free函數維護了一套內部的堆數據結構。當程序使用這些函數去獲得新的內存
空間時,這套函數首先試圖從內部堆中尋找可用的內存空間,如果沒有可以使用的內存空間,則試圖利
用系統調用來動態增加程序數據段的內存大小,新分配得到的空間首先被組織進內部堆中去,然後再以
適當的形式返回給調用者。當程序釋放分配的內存空間時,這片內存空間被返回內部堆結構中,可能會
被適當的處理(比如和其他空閒空間合併成更大的空閒空間),以更適合下一次內存分配申請。這套複雜
的分配機制實際上相當於一個內存分配的緩衝池(Cache),使用這套機制有如下若干原因:
1. 系統調用可能不支持任意大小的內存分配。有些系統的系統調用只支持固定大小及其倍數的內存請
求(按頁分配);這樣的話對於大量的小內存分類來說會造成浪費。
2. 系統調用申請內存可能是代價昂貴的。系統調用可能涉及用戶態和核心態的轉換。
3. 沒有管理的內存分配在大量複雜內存的分配釋放操作下很容易造成內存碎片。
堆和棧的對比
從以上知識可知,棧是系統提供的功能,特點是快速高效,缺點是有限制,數據不靈活;而棧是函數庫
提供的功能,特點是靈活方便,數據適應面廣泛,但是效率有一定降低。棧是系統數據結構,對於進
程/線程是唯一的;堆是函數庫內部數據結構,不一定唯一。不同堆分配的內存無法互相操作。棧空間
分靜態分配和動態分配兩種。靜態分配是編譯器完成的,比如自動變量(auto)的分配。動態分配由
alloca函數完成。棧的動態分配無需釋放(是自動的),也就沒有釋放函數。爲可移植的程序起見,棧的
動態分配操作是不被鼓勵的!堆空間的分配總是動態的,雖然程序結束時所有的數據空間都會被釋放回
系統,但是精確的申請內存/釋放內存匹配是良好程序的基本要素。