C++ 内存分区

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C++ 内存分区

C++ 内存分区：栈、堆、全局/静态存储区、常量存储区、代码区。

栈： 存放函数的局部变量、函数参数、返回地址等，由编译器自动分配和释放。

堆： 动态申请的内存空间，就是由 malloc 分配的内存块，由程序员控制它的分配和释放，如果程序执行结束还没有释放，操作系统会自动回收。

全局区/静态存储区（.bss 段和 .data 段）： 存放全局变量和静态变量，程序运行结束操作系统自动释放，在 C 语言中，未初始化的放在 .bss 段中，初始化的放在 .data 段中，C++ 中不再区分了。

常量存储区（.data 段）： 存放的是常量，不允许修改，程序运行结束自动释放。

代码区（.text 段）： 存放代码，不允许修改，但可以执行。编译后的二进制文件存放在这里。

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说明：
从操作系统的本身来讲，以上存储区在内存中的分布是如下形式(从低地址到高地址)：.text 段 --> .data 段 --> .bss 段 --> 堆 --> unused --> 栈 --> env

代码实战：

#include 
using namespace std;

/*
说明：C++ 中不再区分初始化和未初始化的全局变量、静态变量的存储区，如果非要区分下述程序标注在了括号中
*/

int g_var = 0; // g_var 在全局区（.data 段）
char *gp_var;  // gp_var 在全局区（.bss 段）

int main()
{
    int var;                    // var 在栈区
    char *p_var;                // p_var 在栈区
    char arr[] = "abc";         // arr 为数组变量，存储在栈区；"abc"为字符串常量，存储在常量区
    char *p_var1 = "123456";    // p_var1 在栈区；"123456"为字符串常量，存储在常量区
    static int s_var = 0;       // s_var 为静态变量，存在静态存储区（.data 段）
    p_var = (char *)malloc(10); // 分配得来的 10 个字节的区域在堆区
    free(p_var);
    return 0;
}

堆和栈和有什么区别？

申请方式不同：
栈是系统自动分配，堆是程序员主动申请。

申请后系统响应：
分配栈空间，如果剩余空间大于申请空间则分配成功，否则分配失败栈溢出；
申请堆空间，堆在内存中呈现的方式类似于链表（记录空闲地址空间的链表），在链表上寻找第一个大于申请空间的节点分配给程序，将该节点从链表中删除，大多数系统中该块空间的首地址存放的是本次分配空间的大小，便于释放，将该块空间上的剩余空间再次连接在空闲链表上。

内存排布不同：
栈在内存中是连续的一块空间（向低地址扩展）最大容量是系统预定好的，
堆在内存中的空间（向高地址扩展）是不连续的。

申请大小的限制不同：
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。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。

申请效率不同：
栈是有系统自动分配，申请效率高，但程序员无法控制；
堆是由程序员主动申请，效率低，使用起来方便但是容易产生碎片。

存放的内容不同：
栈中存放的是局部变量，函数的参数；
堆中存放的内容由程序员控制。

存取效率不同：

char s1[] = /"a/";
char *s2 = /"b/";

比如上面的代码中：
a 是在运行时刻赋值的；
b 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：

int main()
{
    char a = 1;
    char c[] = /"1234567890/";
    char *p =/"1234567890/";
    a = c[1];
    a = p[1];
    return 0;
}

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，再根据 edx 读取字符，显然慢了。

综上，堆和栈的主要区别我们就明白了： 做一个比喻：
使用栈就像我们去饭馆里吃饭，只管点菜（申请）、付钱、吃（使用），吃完了就走，不用理会这个过程，比如切菜、洗菜以及洗碗等扫尾工作，好处是快捷，但是自由度小。
使用堆，就像是自己动手做喜欢吃的菜肴，需要自己动手，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

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