C++中栈区 堆区 常量区

原文出自：http://baike.baidu.com/view/536145.htm

C++中栈区 堆区 常量区（由一道面试题目而学习）

2009-04-28 21:01

#include<iostream.h>

 

void main()

{

char a[]="abc";栈

char b[]="abc";栈

char* c="abc";abc在常量区，c在栈上。

char* d="abc"; 编译器可能会将它与c所指向的"abc"优化成一个地方。

const char e[]="abc";栈

const char f[]="abc";栈

 

cout << a << " " << b << " " << c << " " <<d << " " <<e << " " <<f <<endl;

cout<<(a==b?1:0)<<endl<<(c==d?1:0)<<endl<<(e==f?1:0)<<endl;

}

以上程序的输出结果为

abc abc abc abc abc abc

0

1

0

 

以下内容转自：

http://hi.baidu.com/diewty/blog/item/3d2191f4e55fd5e77709d71b.html

 

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、  全局未初始化读写数据段(BSS)：

未初始化读写据是在程序中声明，但是没有初始化的变量，这些变量在程序运行之前不需要占用存储器的空间。静态未初始化变量也在这儿。

4、全局已初始化读写数据段(RW data)：

已初始化数据是在程序中声明，并且具有初值的变量，这些变量需要占用存储器的空间，在程序执行时它们需要位于可读写的内存区域内，并具有初值，以供程序运行时读写。静态已初始化变量也在这儿。

5、只读数据段（RO data）：

只读数据段是程序使用的一些不会被更改的数据，使用这些数方式类似查表式的操作，由于这些变量不需要更改，因此只需要放置在只读存储器中即可。常量字符串就是放在这里。

6、代码区—存放函数体的二进制代码。例：char *c=”hello world”

二、例子程序

这是一个前辈写的，非常详细

//main.cpp

#include<iostream.h>

#include<string.h>

//#include<malloc.h>   //malloc的头文件可以为#include<malloc.h>也可以为#include<stdlib.h>

#include<stdlib.h>

int a = 0; 全局初始化区

char *p1; 全局未初始化区

main()

{

const char* m = "123456";

int b; 栈

char s[] = "abc"; 栈

char *p2; 栈

char *p3 = "123456"; 123456在只读数据段，p3在栈上。

static int c =0； 全局（静态）初始化区

p1 = (char *)malloc(10);

p2 = (char *)malloc(20);

分配得来得10和20字节的区域就在堆区。

strcpy(p1, "123456"); 123456放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。

 

cout<<(m == p3?1:0)<<endl;//结果为1

cout<<(p1 == p3?1:0)<<endl;//结果为0

cout<<p1<<" "<<p3<<" "<<endl;//结果为123456 123456

}

 

二、堆和栈的理论知识

2.1申请方式

stack:

由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间

heap:

需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数

如p1 = (char *)malloc(10);

在C++中用new运算符

如p2 = (char *)malloc(10);

但是注意p1、p2本身是在栈中的。

 

2.2

申请后系统的响应

栈：只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。

堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，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，然后将该结点从空闲结点链表中删除，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语句才能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，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

2.3申请大小的限制

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2M（也有的说是1M，总之是一个编译时

就确定的常数），如果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

。

堆：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闲内存地址

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，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

 

2.4申请效率的比较：

栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.

另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的

地址空间中保留一快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。

2.5堆和栈中的存储内容

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（函数调用语句的下一条可执行语句）的

地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，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，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函

数中的下一条指令，程序由该点继续运行。

堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

2.6存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";

aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；

而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；

但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。

比如：

#include

void main()

{

char a = 1;

char c[] = "1234567890";

char *p ="1234567890";

a = c[1];

a = p[1];

return;

}

对应的汇编代码

10: a = c[1];

00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]

0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl

11: a = p[1];

0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]

00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]

00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al

第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，在根据

edx读取字符，显然慢了。

 

2.7小结：

堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：

使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切

菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。

使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

1、内存分配方面：

    堆：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，分配方式是类似于链表。可能用到的关键字如下：new、malloc、delete、free等等。

    栈：由编译器(Compiler)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、申请方式方面：

    堆：需要程序员自己申请，并指明大小。在c中malloc函数如p1 = (char *)malloc(10)；在C++中用

new运算符，但是注意p1、p2本身是在栈中的。因为他们还是可以认为是局部变量。

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

3、系统响应方面：

    堆：操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，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，然后将该结点从空闲结点链表中删除，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

才能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，系统会自动的将

多余的那部分重新放入空闲链表中。

    栈：只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、大小限制方面：

    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闲内存地

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，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

    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），如果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，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来最方便，另外，在

WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间

中保留一快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。

    栈：由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

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。堆中的具体内容有程序员安排。

    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（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参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈，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，然后是参数，最后栈顶指针指向

最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。

7、存取效率方面：

    堆：char *s1 = "Hello Word"；是在编译时就确定的；

    栈：char s1[] = "Hello Word"； 是在运行时赋值的；用数组比用指针速度要快一些，因为指针在

底层汇编中需要用edx寄存器中转一下，而数组在栈上直接读取。