C++ Q&A(三) C++的内存模型

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先介绍一下内存的分段机制：

在虚拟内存中，一个程序为了方便共享和保护，就会使用分段。分段是把一个程序分成独立的地址空间，每个段都有自己的基址和长度，在纯分段系统给中，段内地址是一段连续的内存，在段页式系统中，段内地址也分成页号和页内地址，允许离散的分配空间。

gcc在编译程序的时候，把程序分成了很多个段，下面是几个比较经典的段：

上面这个图是从上到下，代表的是从高地址到低地址。

.env段：存放这环境变量和gcc赋予程序的一些变量。

.stack：很明显这个就是栈啦，栈里面存放着局部变量。

shared memory段：这个段存放着要使用的动态链接库的函数，比如很常见的printf.o 和  malloc.o

.bss段：这里存放的是没有被初始化的静态变量，这个段会在程序开始运行的时候被初始化为0.

.data段：这里存放这已经被初始化的静态变量。

.text：这个段也叫正文段，里面存放着程序的正文，你的exe文件的二进制指令。这段是只读的，这个程序的所有进程共享这个正文段。

.rodata：这个段也叫常量区，常量区里面存放着没有名字的常量，最常见的就是字符串常量，

关于stack和heap：

1.stack和heap的生长和大小

stack是从高地址向低地址生长的，heap是从低地址向高地址生长的。线程中的栈的大小一般是8M，而进程的栈大小一般是比线程栈大，但是不会超过线程栈的两倍。在linux下使用 命令 

ulimit -s

可以查看一个线程栈的默认大小。

而一个进程中的堆的大小是一般是可以很大的，可以达到虚拟内存大小。

2.一个进程可以用多少个线程栈？

    线程栈的大小是8M，假设你的内存是4G，而系统占用你的高地址的3G~4G部分，只能下3G左右的大小，3G除以8M = 384，而系统中一般不止一个进程，因此实际能创建能创建的线程要比这个数要小。

3.它们的生存范围

    栈是依附在线程上的，因此当一个线程退出的时候，这个栈的空间就会被回收。堆是在一个进程运行期间被分配，当这个进程结束的时候，所有分配给他的堆空间都会被回收。

4.它们的大小取决于什么？

    栈的大小取决与在线程创建的时候指定的属性，在linux中线程属性类的是pthread_attr_t。通过pthread_attr_init函数来初始化这个类型，然后就可以使用这个属性去指定线程的属性。通过pthread_create创建线程。如果想要知道一个线程的栈的大小的话，可以使用pthread_getstacksize()来获取，然后通过pthread_setstacksize。

5.堆和栈谁的速度比较快？

    栈比堆的速度比较快。因为栈的访问模式使得栈的空间很容易的被释放和分配（只是简单的指针的加减）。但是堆的分配就要复杂的多。而且，当栈中的某一个字节被频繁的使用时，这个字节会被映射进处理器的cache中，让它更快的被访问。而另一个影响堆的性能的是，堆是一个全局资源，访问这个全局资源往往会涉及到多线程安全问题和同步等问题。