本文主要是介绍C语言如果变量全部在全局内存空间会怎么样,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!
结论先行
- 应该根据内存使用的生命周期,选择合适的内存空间
- 应该尽量使用连续内存
- 如果不想在设计封装性上付出太多代价,全部放入全局空间也比较可取
空间类型 | 特点 |
---|---|
全局空间 | 生命周期最久,空间连续,变量分配紧致,但存在浪费物理内存的风险 |
栈空间 | 临时生命周期,但仍具有类似全局空间连续内存、变量分配紧致的优势 。不过,空间大小受限 |
堆空间 | 建议临时生命周期使用,但在连续内存视角上存在劣势,易形成碎片。不过,如果空间类型使用正确,碎片问题并不大 |
临时生命周期内存,在不超过栈空间约束的情况下,可以考虑直接用栈空间 |
缘由
近段几乎有一股魔怔,想将全局空间内的某些大内存变量,给尽量放入栈空间、或次之放入堆空间,以利于全局空间仅有少部分共享数据。
此种想法,从系统以少量全局信息开始自举,以及设计上的封装性来看是非常好的,避免全局变量空间成为一个垃圾场,充满各种杂乱无章和飞线乱飞,让代码更容易被理解、维护。
但是,后来细细想想、根据已掌握的内存使用知识梳理了一下,这样做的实用价值并不算太大!
那么,让我们来聊聊这个问题 😃
推演
白话理论
- 机器结构倾向于临近访问,以利于
CPU
缓存、避免缺页处理
-
- 缓存设计深入的、进一步的要求,则需要区分读写,进行读写分离,将读、写分块、分区存放,使得读内存区域具有
cache
友好性
- 缓存设计深入的、进一步的要求,则需要区分读写,进行读写分离,将读、写分块、分区存放,使得读内存区域具有
- 无论全局空间、还是堆空间、栈空间,均在内存被真实访问的时间,才转化为物理内存占用
-
- 无论哪种空间使用方式,在内存使用生命周期大致相同的情况下,真实占用物理内存差距并不大,而真实内存才是最宝贵的
-
- 根据临时性的内存的生命周期,选择栈空间,或堆空间,相比较于全局空间,在真实内存占用量这块存在一定优势
- 虚拟内存空间与物理内存之间存在页表映射,倾向于页表数量比较少,甚至在必要场合使用
巨页
技术
-
- 要尽量减少页表,最直接的要求就是申请量要少,甚至使用
巨页
技术
- 要尽量减少页表,最直接的要求就是申请量要少,甚至使用
可以看到,以上内存使用约束带来的影响不同的,不见得都是正相关
如果变量全部在全局空间会怎么样
如果极端地变量使用内存全部存放在全局空间,那么除了设计上的劣势外,会具有一些什么好处呢?
- 空间连续,页表减少
- 变量分配紧致、内存碎片可能较少
- 在预防内存不足的场景具有相对优势
甚至由于在程序启动时,全局空间已由OS
系统分配完毕,也就给OS
在全局内存空间占用较多的时间,达到系统优化阈值之后,使用巨页
的自动优化留下了空间。
不过,OS
对全局空间占用比较大的场景,是否透明地采用巨页
技术,仅是猜测,未经考证,但存在此种可能,看OS
系统的进取心了!
补充劣势: 全局变量空间较大,笔者曾遇到
valgrind
检测失败的情况
栈空间
栈空间在线程创建时即进行申请,根据ulimit -s
的限定,相当于一块连续的大内存,也拥有全局空间的优势和变量分配的紧致,但却是临时生命周期内存空间的乐园。
- 使用技巧:在
main
函数或Thread Entry
函数入口处栈空间,与全局变量几乎具有同等的生命周期,而且具有良好的封装性
堆空间
因为堆空间内存申请、释放的时机,与内存大小的随机性,比较大可能存在内存碎片,建议对于典型、已知应用场景,使用拥有连续内存的用户自定义的内存分配器,进行管理。
内存碎片对于在堆空间存活时间长的内存空间比较敏感,如果内存空间都很临时,其实碎片的可能性也大为减小。
但,峰值场景值得警惕!
根据这个原则,开发者应对内存生命周期比较长的内存使用转化为全局空间,或用户自定义内存管理器所开辟的空间,避免形成内存碎片。
最后说点
虽然说针对于C
语言程序探讨问题,但我想因为C
语言对于机器的优秀建模,所以,其它编程语言也大差不差。
对于此问题的认识来源于分析的方法:
- 抛出一个简单模型观察、观察
- 推演其极致情况,看看究竟
- 在理解和把握前两者之后,对混合情况进行分析、分析
这篇关于C语言如果变量全部在全局内存空间会怎么样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!