C/C++程序内存分配详解

一、常见的几个区

1、栈区（stack）程序运行时由编译器自动分配，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。程序结束时由编译器自动释放。

2、堆区（heap）在内存开辟另一块存储区域。一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。

3、全局区（静态区）（static）　　编译器编译时即分配内存。全局变量和静态变量的存储是放在一块的，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未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，程序结束后由系统释放。

4、文字常量区　　常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。

5、程序代码区　　存放函数体的二进制代码。

二、栈和堆的主要区别

1、管理方式不同：

栈：是由编译器自动管理，无需我们手工控制。

堆：释放工作由程序员控制，容易产生内存泄露。

2、空间大小不同：

栈：一般都是有一定的空间大小的，例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M。当然，这个值可以修改。

堆：一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。

3、能否产生碎片不同：

栈：不会产生碎片，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出，在他弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出。

堆：频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。

4、生长方向不同：

栈：生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增长。

堆：生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向。

5、分配方式不同：

栈：栈有2种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由malloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。

堆：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。

6、分配效率不同：

栈：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。

堆：C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可能是由于内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，这样就有机会分到足够大小的内存，然后进行返回。显然，堆的效率比栈要低得多。

三、总结

1、堆和栈相比，由于大量new/delete的使用，容易造成大量的内存碎片；由于没有专门的系统支持，效率很低；由于可能引发用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的，就算是函数的调用也利用栈去完成，函数调用过程中的参数，返回地址， EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以，我们推荐大家尽量用栈，而不是用堆。

2、虽然栈有如此众多的好处，但是由于和堆相比不是那么灵活，有时候分配大量的内存空间，还是用堆好一些。

3、无论是堆还是栈，都要防止越界现象的发生（除非你是故意使其越界），因为越界的结果要么是程序崩溃，要么是摧毁程序的堆、栈结构，产生以想不到的结果。

参考：http://my.oschina.net/solu/blog/2537

巴特西

C/C++程序内存分配详解

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