由动态分配和静态分配的数据在内存组成区别
来源:互联网 发布:scala python 编辑:程序博客网 时间:2024/05/13 12:04
在c中使用molloc,free动态分配释放内存,而在c++中可以使用new delete运算符。比如在c中定义数组我们可以有两大种方式:
1,静态分配内存:如: int a[10]; 2,使用new动态定义:如: int *p = new int[10];
那么这两种方法有什么区别呢??
c/c++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;栈是先进后出的,我们可见将栈看成是一个寄存器,交换临时数据的内存区。
2,堆(heap)
一般由程序员使用malloc等函数分配释放,如果程序员不释放,程序运行结束的时候操作系统可能会回收也可能不。
3,全局区(static区)
全局变量和局部静态变量存储在这里,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为初始化的静态变量在相邻的一块区域(一般称为(BSS区)),程序结束后由系统释放。堆的大小并不固定,可动态的扩张或缩减。
4,文字常量区
常量字符串存储在这里。程序接受后由系统释放;
5,程序代码区
存放函数体的二进制代码;
堆和栈的理论知识
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
但是注意p1本身是在栈中的。
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。
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。
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
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。
6 存取效率的比较
char s1[] = “aaaaaaaaaaaaaaa”;
char *s2 = “bbbbbbbbbbbbbbbbb”; //难道这个语句便是这个字符串是在堆中???????????????
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 <stdio.h>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],cl11: 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。
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