1)静态存储区(Static Memory)
在静态存储区中,连接器(linker)根据程序的需求为对象分配空间。全局变量、静态类成员以及函数中的静态变量都被分配在该区域中。一个在该区域中分配的对象只被构造一次,其生存期一直维持到程序结束。在程序运行的时候其中的地址是固定不变的。在使用线程(thread,共享地址空间的并发物)的程序里,静态对象可能会引起一些问题,因为这时的静态对象是被共享的,要对其正常访问就需要进行锁定操作。
函数的参数和局部变量被分配在此。对同一个函数或区块的每一处调用,其在该区域内都有自己单独的位置。这种存储被自动创建和销毁;因而才叫做“自动存储区”。自动存储区也被称为是“在栈上的(be on the stack)”。
在该区域中,程序必须明确的为对象申请空间,并可以在使用完毕之后释放申请到的空间(使用new和delete运算符)。当程序需要其中更多的空间时,就使用new向操作系统提出申请。通常情况下,自由存储区(也被称作动态存储区或者堆(heap))在一个程序的生存期内是不断增大的,因为其间被其它程序占用的空间从来都不被归还给操作系统。
一般分成5个区,分别是堆,栈,自由存储区,全局/静态区和常量存储区!
栈-----就是那些由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清楚的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。
堆-----就是那些由new分配的内存块,他们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去控制,一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收。
自由存储区-----就是那些由malloc等分配的内存块,他和堆是十分相似的,不过它是用free来结束自己的生命的。
全局/静态存储区-----全局变量和静态变量被分配到同一块内存中,在以前的C语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的,在C++里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。
常量存储区-----这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改
至于堆和栈的主要区别体现在以下一个方面:
1、管理方式不同;
2、空间大小不同;
3、能否产生碎片不同;
4、生长方向不同;
5、分配方式不同;
6、分配效率不同;
管理方式:对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak。
生长方向:对于堆来讲,生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向;对于栈来讲,它的生长方向是向下的,是向着内存地址减小的方向增长。
分配方式:堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。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alloca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
分配效率: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。堆则是函数库提供的,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。(这就是上篇装拆箱中关于使用堆的效率极低的主要原因)从这里我们可以看到,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。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。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,就算是在你的程序运行过程中,没有发生上面的问题,你还是要小心,说不定什么时候就崩掉,那时候debug可是相当困难的 ^_^
对了,还有一件事,如果有人把堆栈合起来说,那它的意思是栈,可不是堆,呵呵,清楚了?