内存区划分与分配

    xiaoxiao2021-04-17  58

    内存区的划分:

    栈 :编译器自动分配释放

    :由执行者分配释放,如果不释放由OS回收全局区(静态区):全局变量与静态变量存储在一起,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静态变量在相邻的另一块区域,生命周期是整个程序。

    内存区分配:

    栈:函数体定义的变量,在需要的时候分配,在不需要的时候自动清除的变量

    堆:由new分配的内存块,需要程序员自动回收的。

    全局量:在函数体外定义的变量。

    静态变量:static修饰的。

    堆和栈的区别:

    栈有专门的机器指令完成栈上数据的操作。它效率高,但支持的数据有限,一般是整数,指针,浮点数等内置数据类型。函数递归用的就是栈,机器的call指令把要返回的地址压栈,然后跳出去。子程序里的ret指令从栈中弹出地址然后跳回去,所以函数返回后自动变量会自动失效。

    堆不是系统支持的,是函数库提供的,由基本的malloc/realloc/free支持。当程序试图寻求新的内存空间时,函数先从内部堆找,如果没有可以使用的内存,就利用系统调用来动态增加数据段的内存大小,得到的内存先被组织到内部堆,再以适当的形式返回给调用者。当程序释放分配的内存时,内存仍在内部堆,可能被适当的处理(比如和其他空闲空间合并),以更适合下一次的内存分配申请。这种机制相当于一个内存分配的缓冲池。

    利用这个机制的原因:

    系统调用可能不支持任意大小的内存分配,有些系统调用只支持固定大小及倍数的内存请求(按页分配),这样对大量的小内存来说很浪费。

    系统调用申请内存代价昂贵,可能涉及用户态及核心态的转换

    大量复杂内存的分配与释放很容易造成内存碎片

    堆和栈的对比:

    栈高效但是不灵活,栈灵活但是效率低;

    栈是系统数据结构,对进程/线程唯一,堆不一定;

    不同堆分配的内存无法相互操作;

    栈也分静态分配和动态分配。静态分配由编译器完成,如auto,动态由alloca完成。栈的动态分配无需释放;

    碎片:堆的频繁的new与delete会造成空间的不连续,从而造成碎片,效率降低。

    生长方向:堆的生长方向向上(向着内存地址增加的方向),栈的生长方向向下。

    分配方式:堆为动态分配,栈有动态分配和静态分配,上面有讲。

    分配效率:栈效率高。

    e.g.

    void fun(){ int *p = new int[5]; }new应该是分配了堆内存,而p指针是栈内存。所以这个语句代表着:

    在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。

    程序中会先在堆中确定分配内存的大小,然后用new分配内存,返回内存首地址,放在栈中。

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