java和C++内存分配及数据存储

java和C++程序data存储的位置都分为以下五种：

1.寄存器(Registers):

最快的存储介质，就位于cpu中.

如果你用java，你不用直接跟它打交道或者说系统会帮你安排。

但是在C++中你可以为变量加上一个关键字：register, 表示这个变量经常使用，推荐compiler把这个变量放进去cpu的寄存器中，但是最终到底在不在registers中呢，It depends。还要考虑一下因素：

（1）寄存器还够不够用呢

（2）该变量是否后面使用了'&'取址符

等等。

2.栈(The stack)

栈位于RAM中！速度稍慢于寄存器。

java：存放基本类型的数据和对象的引用，但对象（非基本类型）本身不存放在栈中，而是存放在堆中。

c++:对于C++来说也差不多，存放着局部变量（基本类型和指针）等。

 

stack存放的都是临时的对象：

（1）Automatic variables 自动变量即是局部变量

（2）function arguments函数参数

（3）return values函数返回值

等等

 

这里详细介绍一下函数的压栈出栈操作：

当一个函数被调用的时候：

（1）先将下一条指令压栈，以便当函数执行完之后cpu可以执行该函数调用的下一条指令

（2）在栈上面申请空间预留给函数调用的返回值，保存返回值要用到

（3）cpu跳到函数的代码段

（4）这时有一个特殊的指针栈帧（stack frame）指向栈的最上面，后面压栈进来的所有东东都会被认为是该函数的局部数据（local）

（5）函数参数进栈

（6）函数主体的指令执行

（7）局部变量进栈

 

当函数执行完毕后：

（1）函数的返回值会被复制到刚刚开始被调用的时候就申请的空间（当然在栈内）中

（2）在栈帧后面的所有东西都会被销毁，就是局部变量和函数参数都会被销毁掉

（3）函数的返回值被销毁

（4）cpu读取之前保存下来的该函数调用的下一条指令并执行。

 具体请参考：

http://www.learncpp.com/cpp-tutorial/79-the-stack-and-the-heap/

注：栈帧（stack frame）请参考：《深入理解计算机系统》：chapter 3：Machine-Level Representation of Programs： 3.7 Procedures

 

3.堆(The heap）

位于RAM中，速度比stack慢点

多用于申请占用内存比较大块的数据

java：使用new，只管申请使用可以了，不用手动去释放内存。

c++：new 或者 malloc，因为C++以效率为重，所以heap的使用还是手动的。

关于stack和heap的讨论：

（1）.生命周期：

   如果变量存放在stack中，这是由编译器来决定该变量的生存时间，而且可以自动销毁。但是如果变量是在heap中创建的话，在C++中，要手动的

通过new，delete来创建和销毁。在java中，手动的new，但是不用手动销毁，因为java有garbage collector。gc可以智能销毁。

（2）.栈是在内存中是连续的，而且遵守简单的原则：就不断的push/pop。因为速度比较快，而且管理起来比heap简单。

heap是相对而言比较复杂，heap允许自由的申请和销毁内存空间，容易导致内存碎片。

（3）.stack空间有限，如果在stack中申请的内存过大，容易发生stack overflow.

 

4.常量池(Constant storage)

Java是一种动态链接的语言，常量池的作用非常重要，常量池中除了包含代码中所定义的各种基本类型（如int、long等等）和对象型（如String及数组）的常量值外，还包含一些以文本形式出现的符号引用，比如：

类和接口的全限定名；

字段的名称和描述符；

方法的名称和描述符

常量设计的本意就是代表某个值而不再改变。实际上常量保存的地方不仅仅于ROM，包括：（1）真的就放在ROM（2）只读权限的RAM（3）在机器指令里面

常量可以保存在ROM里面，但是我们不能说常量就在ROM里面。因而个人认为我们对于常量池这个术语要灵活一些。

 

5.非RAM存储(Non-RAM storage)

这个已经跟内存已经没有关系了，但是还是提及一下。如果数据跟程序可以完全脱离，如：streamed objects 和  persistent objects，即使程序没有跑，它还是可以独立存在的。

当需要的时候还可以载入内存中。java提供了轻量级的持久化对象和机制：JDBC 和 Hibernate。

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