C++学习笔记（三十二）：c++ 堆内存与栈内存比较

本节对堆和栈内存进行描述。

• 应用程序启动后，操作系统将整个程序加载到内存，分配相应的物理ram，确保程序可以正常运行。堆和栈是ram中存在的两个区域。栈通常是一个预定义大小的内存区域，一般是2M字节左右。堆也是预定了默认值的区域，但可以随着程序的运行变大。

• #include 
  
  struct Vector3
  {
  	float x, y, z;
  	Vector3()
  		:x(1),y(2),z(3)
  	{}
  };
  
  int main()
  {
  	//在栈上分配内存
  	int value = 5;   //整数
  	int array[5];    //数组
  	for (int i = 0; i < 5; i++)
  	{
  		array[i] = i;
  	}
  	Vector3 vector;  //类或者结构体
  	
  	//在堆上分配，使用new操作符在堆上进行分配
  	int* hvalue = new int;
  	*hvalue = 5;
  	int* harray = new int[5];
  	for (int i = 0; i < 5; i++)
  	{
  		harray[i] = i+5;
  	}
  	Vector3* hvector = new Vector3;
  
  	std::cin.get();
  }

• 栈内存分配

• 下图是展示的内存地址是栈上array的内存地址，可以看到，在内存上市连续的20个字节的大小，因为一个int是4字节。
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• 在array附近可以看到05 00 00 00，这是value的内存地址，中间多了一些字节是因为现在是在Debug模式下，中间添加的是安全守卫，在所有变量的周围都会添加，确保内存溢出不是改变所有变量等。
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• 继续执行，下入红色的字节表示的是vector的字节，中间插入的仍是安全守卫。
• 

• 堆内存分配

• 继续执行上述程序，在内存中可以看到hvalue的值以及内存地址
• 
• 继续执行，查看harray的从，从下图可以看到和hvalue的内存地址相差很远。
• 
• 在堆中申请内存，需要程序员自己去释放内存，而在栈中，超出作用域后会自动释放内存。如下所示：

• #include 
  
  struct Vector3
  {
  	float x, y, z;
  	Vector3()
  		:x(1),y(2),z(3)
  	{}
  };
  
  int main()
  {
  	//在栈上分配内存
  	int value = 5;   //整数
  	int array[5];    //数组
  	for (int i = 0; i < 5; i++)
  	{
  		array[i] = i;
  	}
  	Vector3 vector;  //类或者结构体
  	
  	//在堆上分配，使用new操作符在堆上进行分配
  	int* hvalue = new int;
  	*hvalue = 5;
  	int* harray = new int[5];
  	for (int i = 0; i < 5; i++)
  	{
  		harray[i] = i+5;
  	}
  	Vector3* hvector = new Vector3;
  
  	delete hvalue;
  	delete[] harray;
  	delete hvector;
  
  	std::cin.get();
  }

• new操作符实际上调用了一个malloc的函数从堆上分配内存，程序会维护一个空闲链表，用来跟踪哪些内存块是空闲的。

• 栈分配比堆分配效率高的原因

• 在栈上分配内存仅仅是一条cpu指令，而在堆上， 需要执行很多操作，所以在栈上分配执行效率比在堆上分配高很多。下面通过查看生成的汇编代码来证实。

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• 如上图显示，在通过栈给value分配内存是，仅仅需要执行一条cpu指令。

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• 上图现在，在堆上则需要执行7条cpu指令，才能给hvalue分配内存。

• 生成汇编的设置方法如下：

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