[memory]C++中栈区 堆区 常量区(由一道面试题目而学习)

2024-02-27 23:48

本文主要是介绍[memory]C++中栈区 堆区 常量区(由一道面试题目而学习),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

原文出自:http://blog.csdn.net/xcyuzhen/article/details/4543264

#include

void main()
{
char a[]="abc";栈 
char b[]="abc";栈 
char* c="abc";abc在常量区,c在栈上。
char* d="abc"; 编译器可能会将它与c所指向的"abc"优化成一个地方。
const char e[]="abc";栈 
const char f[]="abc";栈 

cout << a << " " << b << " " << c<< " " <<d << " " <<e << " "<<f <<endl;
cout<<(a==b?1:0)<<endl<<(c==d?1:0)<<endl<<(e==f?1:0)<<endl;
}
以上程序的输出结果为 
abc abc abc abc abc abc 
0
1
0

以下内容转自:
http://hi.baidu.com/diewty/blog/item/3d2191f4e55fd5e77709d71b.html
一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分 
1、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于

数据结构中的栈。 
2、堆区(heap) — 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。注意它与

数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。 
3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静

态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有

系统释放 
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放 
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。


二、例子程序 
这是一个前辈写的,非常详细 
//main.cpp

#include
#include
//#include  //malloc的头文件可以为#include也可以为#include
#include
int a = 0; 全局初始化区 
char *p1; 全局未初始化区 
main() 
{

const char* m = "123456";
int b; 栈 
char s[] = "abc"; 栈 
char *p2; 栈 
char *p3 = "123456"; 123456在常量区,p3在栈上。 
static int c =0; 全局(静态)初始化区 
p1 = (char *)malloc(10); 
p2 = (char *)malloc(20); 
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。 
strcpy(p1, "123456");123456放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。 

cout<<(m == p3?1:0)<<endl;//结果为1
cout<<(p1 == p3?1:0)<<endl;//结果为0
cout<<p1<<" "<<p3<<""<<endl;//结果为123456 123456
}


二、堆和栈的理论知识 
2.1申请方式 
stack: 
由系统自动分配。 例如,声明在函数中一个局部变量 int b;系统自动在栈中为b开辟空间 
heap: 
需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数 
如p1 = (char *)malloc(10); 
在C++中用new运算符 
如p2 = (char *)malloc(10); 
但是注意p1、p2本身是在栈中的。


2.2 
申请后系统的响应 
栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。 
堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时, 
会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该

结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,

这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于

申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

2.3申请大小的限制 
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。这句话的意思是栈顶的地址

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。


2.4申请效率的比较: 
栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。 
堆是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便. 
另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的

地址空间中保留一快内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。

2.5堆和栈中的存储内容 
栈: 在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的

地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变

量。注意静态变量是不入栈的。 
当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函

数中的下一条指令,程序由该点继续运行。 
堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

2.6存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; 
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的; 
而bbbbbbbbbbb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: 
#include 
void main() 

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

对应的汇编代码 
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,在根据

edx读取字符,显然慢了。


2.7小结: 
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出: 
使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切

菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。 
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。

1、内存分配方面:

   堆:一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的

堆是两回事,分配方式是类似于链表。可能用到的关键字如下:new、malloc、delete、free等等。

   栈:由编译器(Compiler)自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数

据结构中的栈。

2、申请方式方面:

   堆:需要程序员自己申请,并指明大小。在c中malloc函数如p1 = (char *)malloc(10);在C++中用

new运算符,但是注意p1、p2本身是在栈中的。因为他们还是可以认为是局部变量。

   栈:由系统自动分配。 例如,声明在函数中一个局部变量 int b;系统自动在栈中为b开辟空间。

3、系统响应方面:

   堆:操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一

个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序,

另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样代码中的delete语句

才能正确的释放本内存空间。另外由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将

多余的那部分重新放入空闲链表中。

   栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。

4、大小限制方面:

   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。

   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。这句话的意思是栈顶

的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是固定的(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。

5、效率方面:

   堆:是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便,另外,在

WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间

中保留一快内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。

   栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

6、存放内容方面:

   堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

   栈:在函数调用时第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的

地址然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈,然后是函数中的局部变量。

注意: 静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向

最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。

7、存取效率方面:

    堆:char*s1 = "Hello Word";是在编译时就确定的;

    栈:chars1[] = "Hello Word"; 是在运行时赋值的;用数组比用指针速度要快一些,因为指针在

底层汇编中需要用edx寄存器中转一下,而数组在栈上直接读取。

这篇关于[memory]C++中栈区 堆区 常量区(由一道面试题目而学习)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/753914

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