C/C++中有关内存问题的汇总

一、C/C++类型大小问题

类型	32位环境下所占字节数	64位环境下所占字节数
char	1	1
short int	2	2
int	4	4
long int	4	8
long long int	8	8
float	4	4
double	8	8
char*	4	4
int *	4	4

特别地，NULL占用4字节。

二、数据存储问题

（一）、C/C++内存中五大区域

其在内存中分配的位置图如下。

1、堆（Heap）

存放着由操作malloc/free，new/delete分配/释放的内存（不太安全的内存管理方式）。堆可以动态地扩展和收缩，这个区域通常较大，并向高地址扩展。动态内存的生存期人为决定，使用灵活。缺点是容易造成内存泄漏（Memory Leakage），频繁操作会产生大量内存碎片。

（1）、内存碎片（Memory Fragment）

内存碎片分为两种：外部碎片和内部碎片。

①、外部碎片（External Memory Fragment）

外部碎片指的是还没有被分配出去（不属于任何进程），但由于太小了无法分配给申请内存空间的新进程的内存空闲区域。
外部碎片是出于任何已分配区域或页面外部的空闲存储块。这些存储块的总和可以满足当前申请的长度要求，但是由于它们的地址不连续或其他原因，使得系统无法满足当前申请。
多道可变连续分配只有外部碎片。

②、内部碎片（Internal Memory Fragment）

内部碎片就是已经被分配出去（能明确指出属于哪个进程）却不能被利用的内存空间；
内部碎片是处于区域内部或页面内部的存储块。占有这些区域或页面的进程并不使用这个存储块。而在进程占有这块存储块时，系统无法利用它。直到进程释放它，或进程结束时，系统才有可能利用这个存储块。
单道连续分配只有内部碎片。多道固定连续分配既有内部碎片，又有外部碎片。

③、内存碎片减少的方法（Solutions）

采用控制页边界对齐和内存字节对齐、将相邻空闲内存块连接起来、内存池等先进的内存管理机制。

2、栈（Stack）

存放函数的参数值，局部变量，函数执行结束时会被自动释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率高，但是容量有限。（栈方便用来保存/恢复调用现场，可以把其看成一个暂时保存和交换数据的区域）

3、BSS段（Block Started by Symbol Segment）

用来存放程序未初始化的全局变量。不保存在硬盘上，只是记录数据所需空间的大小，程序开始执行之前，由内核进行初始化为0。BSS段属于静态内存分配，即程序一开始就将其清零了。

4、数据段（Data Segment）

用来存放程序已初始化的全局变量。数据段属于静态内存分配。其中static静态变量存放在数据段中，而非栈区。

5、代码段（Code Segment/Text Segment）

用来存放程序执行代码。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，通常为只读（某些架构也允许代码段为可写，即允许修改程序），也有可能包含一些只读的常量，例如字符串常量等。

三、结构体和数组的问题

如下所示，假如系统的数据存储方式为小端模式（Little Endian），三个输出应该是什么？

#include 

struct data {
       uint16_t a;
       uint8_t b;
       uint16_t c;
}*example;

int main(int argc, char* argv[]) {
       uint8_t num[] = { 1,2,3,4,5,6,7 };
       example =(struct data*)num;
       printf("%x %x %x", example->a, example->b, example->c);
       system("pause");
       return 0;
}

输出结构是 0x0201 0x03 0x0605，这是为什么呢？看下面的数据存放图。

可以得出结构体中16位的a等于0x0201，8位的b等于0x03，16位的c等于0x0605。由于内存对齐，成员b只用到了低字节0x03，0x04就被舍弃了（实际上还存在内存里，但用不到，除非在b的地址加上一字节偏移，如使用*(&(example->b)+1) 就能读到0x04）。

参考链接：
C/C++内存分配方式与存储区