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局部變量,局部靜態變量,全局變量和全局靜態變量的區別

編輯:C++入門知識

c++內存到底分幾個區?
一:

 1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。

 2、堆區(heap) — 一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由os回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鏈表,呵呵。

 3、全局區(靜態區)(static)—,全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。 - 程序結束後有系統釋放。

 4、文字常量區 —常量字符串就是放在這裡的。 程序結束後由系統釋放。

 5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。

 二:

 1、棧,就是那些由編譯器在需要的時候分配,在不需要的時候自動清楚的變量的存儲區。裡面的變量通常是局部變量、函數參數等。

 2、堆,就是那些由new分配的內存塊,他們的釋放編譯器不去管,由我們的應用程序去控制,一般一個new就要對應一個delete。如果程序員沒有釋放掉,那麼在程序結束後,操作系統會自動回收。

 3、自由存儲區,就是那些由malloc等分配的內存塊,他和堆是十分相似的,不過它是用free來結束自己的生命的。

 4、全局/靜態存儲區,全局變量和靜態變量被分配到同一塊內存中,在以前的c語言中,全局變量又分為初始化的和未初始化的,在c++裡面沒有這個區分了,他們共同占用同一塊內存區。

 5、常量存儲區,這是一塊比較特殊的存儲區,他們裡面存放的是常量,不允許修改。

 三:

 1、bss是英文block started by symbol的簡稱,通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量的一塊內存區域,在程序載入時由內核清0。bss段屬於靜態內存分配。它的初始值也是由用戶自己定義的連接定位文件所確定,用戶應該將它定義在可讀寫的ram區內,源程序中使用malloc分配的內存就是這一塊,它不是根據data大小確定,主要由程序中同時分配內存最大值所確定,不過如果超出了范圍,也就是分配失敗,可以等空間釋放之後再分配。

 2、text段是程序代碼段,在at91庫中是表示程序段的大小,它是由編譯器在編譯連接時自動計算的,當你在鏈接定位文件中將該符號放置在代碼段後,那麼該符號表示的值就是代碼段大小,編譯連接時,該符號所代表的值會自動代入到源程序中。

 3、data包含靜態初始化的數據,所以有初值的全局變量和static變量在data區。段的起始位置也是由連接定位文件所確定,大小在編譯連接時自動分配,它和你的程序大小沒有關系,但和程序使用到的全局變量,常量數量相關。

 4、stack保存函數的局部變量和參數。是一種“後進先出”(last in first out,lifo)的數據結構,這意味著最後放到棧上的數據,將會是第一個從棧上移走的數據。對於哪些暫時存貯的信息,和不需要長時間保存的信息來說,lifo這種數據結構非常理想。在調用函數或過程後,系統通常會清除棧上保存的局部變量、函數調用信息及其它的信息。棧另外一個重要的特征是,它的地址空間“向下減少”,即當棧上保存的數據越多,棧的地址就越低。棧(stack)的頂部在可讀寫的ram區的最後。

 5、heap保存函數內部動態分配內存,是另外一種用來保存程序信息的數據結構,更准確的說是保存程序的動態變量。堆是“先進先出”(first in first out,fifo)數據結構。它只允許在堆的一端插入數據,在另一端移走數據。堆的地址空間“向上增加”,即當堆上保存的數據越多,堆的地址就越高。

 總結(不確定!!!):

 研究這個意義不大,不同編譯器,可能行為不同,如果是vc的話,基本上如下:

 代碼區,是編譯器生成的一個exe區段,擁有可讀和可執行屬性,但是實際上如果不開dep數據執行保護,所有的區段都是可執行的。

 所謂的棧區,低地址(小於exe基地址),擁有可讀寫屬性,exe中沒有對應的區段,系統加載dll時自動生成,由於內存地址使用方式從大往小減,所以數量有限,盡量不要定義過大的數組變量。 const的局部變量也是放在棧裡的,而不是放在常量區。

 所謂的堆區,就是malloc和new之類的內存所在區段,擁有可讀寫屬性,exe中沒有對應的區段,系統加載dll時自動生成,首先是利用棧區地址下面的區段,也是低地址,當用完了,會自動分配稍微高一點地址(大於exe基地址)。 malloc和new都在這裡分配內存。

 全局數據區,是編譯器生成的一個exe區段,擁有可讀寫屬性,初始和未初始化的全局和靜態變量都放在這裡。

 常量區,是編譯器生成的一個exe區段,只有可讀屬性,比如char s = " hello world" ,這時候" hello world" 就在常量區,由於沒有可寫屬性,所以修改內容會出錯,另外全局的const變量也放在常量區裡,這和c++程序設計語言裡對const變量存放位置是不符合的,因為存儲器各有各的差異。

 


局部變量,局部靜態變量,全局變量,全局靜態變量區別:

局部變量:    棧區
局部靜態變量:靜態區
全局變量:    靜態區的常量區
全局靜態變量:靜態區

在進行C/C++編程時,需要程序員對內存的了解比較精准。經常需要操作的內存可分為以下幾個類別: 
      1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。 
       2、堆區(heap) — 一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鏈表,呵呵。 
      3、全局區(靜態區)(static)—,全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。 - 程序結束後有系統釋放 
      4、文字常量區 —常量字符串就是放在這裡的。 程序結束後由系統釋放 
      5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。 
以下是一段實際說明的程序代碼:

這是一個前輩寫的,非常詳細 
//main.cpp 
int a = 0; 全局初始化區 
char *p1; 全局未初始化區 
main() 

int b; 棧 
char s[] = "abc"; 棧 
char *p2; 棧 
char *p3 = "123456"; 123456在常量區,p3在棧上。 
static int c =0; 全局(靜態)初始化區 
p1 = (char *)malloc(10); 
p2 = (char *)malloc(20); 
分配得來得10和20字節的區域就在堆區。 
strcpy(p1, "123456"); 123456放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。 
}


二、堆和棧的理論知識 
2.1申請方式 
stack: 
由系統自動分配。 例如,聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自動在棧中為b開辟空間 
heap: 
需要程序員自己申請,並指明大小,在c中malloc函數 
如p1 = (char *)malloc(10); 
在C++中用new運算符 
如p2 = (char *)malloc(10); 
但是注意p1、p2本身是在棧中的。 
2.2 
申請後系統的響應 
棧:只要棧的剩余空間大於所申請空間,系統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。 
堆:首先應該知道操作系統有一個記錄空閒內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時, 
會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閒結點鏈表中刪除,並將該結點的空間分配給程序,另外,對於大多數系統,會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣,代碼中的delete語句才能正確的釋放本內存空間。另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多余的那部分重新放入空閒鏈表中。 
2.3申請大小的限制 
棧:在Windows下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在 WINDOWS下,棧的大小是2M(也有的說是1M,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩余空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。 
堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閒內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。 
2.4申請效率的比較:  www.2cto.com
棧由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。 
堆是由new分配的內存,一般速度比較慢,而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便. 
另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內存,他不是在堆,也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存,雖然用起來最不方便。但是速度, 也最靈活 
2.5堆和棧中的存儲內容 
棧: 在函數調用時,第一個進棧的是主函數中後的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然後是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然後是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。 
當本次函數調用結束後,局部變量先出棧,然後是參數,最後棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續運行。 
堆:一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。 
2.6存取效率的比較

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; 
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的; 
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的; 
但是,在以後的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。 
比如: 
#include 
void main() 

char a = 1; 
char c[] = "1234567890"; 
char *p ="1234567890"; 
a = c[1]; 
a = p[1]; 
return; 

對應的匯編代碼 
10: a = c[1]; 
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh] 
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl 
11: a = p[1]; 
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h] 
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1] 
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al 
第一種在讀取時直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指edx中,在根據edx讀取字符,顯然慢了

摘自 http://hi.baidu.com/evilrapper/blog/item/1434298f0e28f8e4503d9278.html

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