C++之内存管理

2018-05-24 本文已影响41人 wenmingxing

本文主要说明C++的内存管理。

对于C++的内存结构，主要有两种说法，一个是{栈区，堆区，全局区（静态区），常量区，代码区}。另一种说法为{栈区，堆区，全局区（静态区），自由存储区}。

在第二种说法中，增加了自由存储区，其与堆区没有本质区别，只是new分配的存储在堆区，malloc分配的存储在自由存储区。所以我们重点看第一种说法。

I、栈区

1、在函数中，函数的局部变量的存储单元在栈上，函数执行结束后栈区自动释放。

2、栈内存分配效率高，由操作系统和编译器自动分配，但存储空间有限。

1、堆区中的内存由程序员自己创建并维护，每个new都应该对应于一个delete，如果程序员忘记释放堆内存，则在程序最后结束后会由操作系统完成释放，但在程序运行过程中可能会造成堆区越来越大，从而造成内存溢出。

2、 明确区分栈与堆

理解这个问题最好的办法就是下面的例子：

void f() {
    int *p = new int[5];
}

在上面的例子中，p存储在栈区，因为其是函数的局部变量，而p指向的空间（是一个存储int的数组）则存储在堆区。

1、这部分内存区存储程序的全局变量和静态变量，其中关于静态变量的详细内容可以参见：C++ 小探static关键字

1、常量区内存空间存储常量（包括字符串，等内容），如下面示例：

char *p = "123456";

其中指针p存储在栈区，而123456存储在常量区。

1、代码区存放函数体的二进制代码。

1、管理方式不同；

2、空间大小不同：栈的大小一般是以MB为单位的。

3、能否产生碎片不同：由于管理方式的不同，所以堆更容易产生碎片。这是由于频繁的调用new/delete而造成内存空间不连续。而对于栈，其由操作系统管理，每次弹出的内存块意味着它上面的内存块也已经弹出，所以几乎不会产生碎片。

4、生长方式不同：堆的生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向；而对于栈，其的生长放下是向下的，向着内存地址减小的方向生长。

5、分配方式不同：堆是动态分配的；而栈其实具有两种分配方式，在栈的静态分配中是由编译器完成的，如局部变量的分配；动态分配的栈是由函数 alloca完成的，虽然是动态分配的栈，但是我们也无需对其进行手工释放，也是由操作系统完成的。

6、分配效率不同：栈是及其系统提供的数据结构，计算机对其底层提供支持，有专门的寄存器存放栈的地址，并有专门的指令执行push/pop等操作。而堆是由库函数提供的，其机制很复杂。