C++中內(nèi)存分區(qū)及其作用分析
術(shù)語(yǔ)
內(nèi)存四大區(qū):
- 代碼區(qū):存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼,由操作系統(tǒng)進(jìn)行管理的
- 全局區(qū):存放全局變量和靜態(tài)變量以及常量
- 棧區(qū):由編譯器自動(dòng)分配釋放, 存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量等
- 堆區(qū):由程序員分配和釋放,若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)由操作系統(tǒng)回收
內(nèi)存的低地址與高地址:
低地址:存放在內(nèi)存中地址小的位置(存放中的變量和數(shù)據(jù))
高地址:存放在內(nèi)存中地址大的位置(存放程序指令)

一、文本區(qū)(Text Segment)/代碼區(qū)
也稱為代碼段,存放程序代碼。在程序編譯以后,代碼被編譯成機(jī)器碼,并保存在Text Segment中。它通常是只讀的,防止程序出現(xiàn)意外的修改。同時(shí),代碼段也是可共享的。多個(gè)相同的程序可共享同一份代碼,從而節(jié)省內(nèi)存空間。
二、數(shù)據(jù)區(qū)(Data Segment)/全局區(qū)
也稱為靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū),存放定義的全局變量、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)區(qū)也分為兩個(gè)部分,即初始化數(shù)據(jù)段和未初始化數(shù)據(jù)段。初始化數(shù)據(jù)段存放已經(jīng)初始化過(guò)的全局變量和靜態(tài)變量。未初始化數(shù)據(jù)段存放未經(jīng)初始化的全局變量和靜態(tài)變量,該區(qū)域的值默認(rèn)為0。
三、棧區(qū)(Stack Segment)
棧區(qū)存放函數(shù)調(diào)用時(shí)的局部變量、參數(shù)等數(shù)據(jù),系統(tǒng)根據(jù)函數(shù)調(diào)用的嵌套情況來(lái)自動(dòng)管理?xiàng)^(qū)。當(dāng)一個(gè)函數(shù)被調(diào)用時(shí),函數(shù)的參數(shù)和返回地址被壓入棧中,然后分配一定的??臻g存儲(chǔ)局部變量。當(dāng)函數(shù)返回時(shí),返回值和之前壓入棧中的返回地址被取出,??臻g被釋放。在棧區(qū)分配變量和空間時(shí),會(huì)從高地址往低地址分配內(nèi)存。這是因?yàn)闂^(qū)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式類似于數(shù)據(jù)的堆疊,后壓入的數(shù)據(jù)會(huì)被放在先前數(shù)據(jù)的上面,而先壓入的數(shù)據(jù)會(huì)被放在下面。每次分配棧內(nèi)存時(shí),棧指針會(huì)向下移動(dòng),每次釋放棧內(nèi)存時(shí),棧指針會(huì)向上移動(dòng)。(自頂向下分配內(nèi)存)
四、堆區(qū)(Heap Segment)
動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的區(qū)域,程序員在程序運(yùn)行時(shí)可以向操作系統(tǒng)申請(qǐng)一定大小的內(nèi)存。在堆區(qū)分配的內(nèi)存由程序員負(fù)責(zé)管理,使用完畢后,程序員需要調(diào)用釋放內(nèi)存系統(tǒng)來(lái)釋放內(nèi)存,以防止內(nèi)存泄漏的發(fā)生。在堆區(qū)分配內(nèi)存時(shí),會(huì)從低地址往高地址分配,因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)在分配空間時(shí)會(huì)記錄哪些空間已經(jīng)被分配出去。所以在分配時(shí)需要先查找堆區(qū)中未被分配的內(nèi)存空間,并且需要記錄本次分配所占用的空間大小和地址。(自底向上分配內(nèi)存)
舉例
//全局區(qū)
int global_variable = 0;//全局變量
static int static_variable = 1;//靜態(tài)變量
const int global_const_variable = 10;//全局常量
int main() {
//棧區(qū)
int local_variable = 2;
const int const_variable = 0;
//堆區(qū)
int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));//c語(yǔ)言形式在堆區(qū) 1 個(gè) int 類型變量的內(nèi)存空間
free(ptr);// 釋放指針 ptr 指向的內(nèi)存空間
int* p = new int[10]; // C++在堆區(qū)申請(qǐng) 10 個(gè) int 類型變量的內(nèi)存空間
delete[] p; // 釋放指針 p 指向的內(nèi)存空間
return 0;
}
那么在編譯后,程序?qū)⒈粍澐譃樗膫€(gè)區(qū)域:
代碼區(qū):
存放main函數(shù)的機(jī)器碼。
全局區(qū):
存放定義的全局變量global_variable和靜態(tài)變量static_variable。其中,global_variable存放在初始化數(shù)據(jù)段,static_variable存放在未初始化數(shù)據(jù)段。
堆區(qū):
在程序運(yùn)行過(guò)程中,可以使用malloc或new函數(shù)向堆區(qū)申請(qǐng)一定大小的內(nèi)存空間。
棧區(qū): 存放main函數(shù)的局部變量local_variable、函數(shù)參數(shù)和返回地址等數(shù)據(jù)。
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