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编程问答

c程序内存分布[转载]

發布時間:2025/3/15 编程问答 22 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 c程序内存分布[转载] 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.
原文地址:c程序內存分布作者:binbin C程序一般分為 1.程序段:程序段為程序代碼在內存中的映射.一個程序可以在內存中多有個副本. 2.初始化過的數據:在程序運行值初已經對變量進行初始化的 3.未初始化過的數據:在程序運行初未對變量進行初始化的數據 4.堆(stack):存儲局部,臨時變量,在程序塊開始時自動分配內存,結束時自動釋放內存.存儲函數的返回指針. 5.棧(heap):存儲動態內存分配,需要程序員手工分配,手工釋放. 附程序分布圖:

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

void print(char *,int
);
main
()
{
????
char *s1 = "abcde"
;
????
char *s2 = "abcde"
;
????
char s3[] = "abcd"
;
????
long int *s4[100
];
????
char *s5 = "abcde"
;
????
int a = 5
;
????
int b =6;
//a,b在棧上,&a>&b 地址反向增長

????
printf(
"variables address in main function:n
????????????s1=%p s2=%p s3=%p s4=%p s5=%p a=%p b=%pnn"
,?
????????????
s1,s2,s3,s4,s5,&a,&b
);
????
printf("variables address in process call:n"
);
????print(
"ddddddddd",5);
//參數入棧從右至左進行,p先進棧,str后進 &p>&str
????
printf("nmain=%p print=%pn",main
,print);
????
//打印代碼段中主函數和子函數的地址,編譯時先編譯的地址低,后編譯的地址高main<print
}

void print(char *str,int p)
{
????
char *s1 = "abcde";
//abcde在常量區,s1在棧上
????
char *s2 = "abcde";
//abcde在常量區,s2在棧上 s2-s1=6可能等于0,編譯器優化了相同的常量,只在內存保存一份
????//而&s1>&s2
????
char s3[] = "abcdeee";
//abcdeee在常量區,s3在棧上,數組保存的內容為abcdeee的一份拷貝
????
long int *s4[100
];
????
char *s5 = "abcde"
;
????
int a = 5
;
????
int b =6
;
????
int c
;
????
int d;
//a,b,c,d均在棧上,&a>&b>&c>&d 地址反向增長
????
char *q=str;
//
????
int m=p;
//
????
char *r=(char *)malloc(1
);
????
char *w=(char *)malloc(1);
// r<w 堆正向增長

????
printf(
"s1=%p s2=%p s3=%p s4=%p s5=%p na=%p b=%p c=%p d=%pn
????????????str=%p q=%p p=%p m=%p r=%p w=%pn"
,
????????????
s1,s2,s3,s4,s5,&a,&b,&c,&d,&str,q,&p,&m,r,w
);
}

?

棧和堆是在程序運行時候動態分配的,局部變量均在棧上分配。棧是反向增長的,地址遞減;
malloc等分配的內存空間在堆空間。堆是正向增長的,地址遞增。
r,w變量在棧上(則&r>&w),r,w所指內容在堆中(即r<w)。

?

=======================以下內容為網絡轉載=======================

一般認為在c中分為這幾個存儲區:
??? 1.
?--有編譯器自動分配釋放
??? 2.
?--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

??? 3.
全局區(靜態區)?--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。程序結束釋放。

??? 4.
另外還有一個專門放
常量的地方。程序結束釋放

??? 在函數體中定義的變量通常是在棧上,用malloc, calloc, realloc等分配內存的函數分配得到的就是在堆上。在所有函數體外定義的是全局量,加了static修飾符后不管在哪里都存放在全局區(靜態區),在所有函數體外定義的static變量表示在該文件中有效,不能extern到別的文件用,在函數體內定義的static表示只在該函數體內有效。另外,函數中的"adgfdf"這樣的字符串存放在常量區。
比如:

代碼:
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"優化成一塊。
}?


???
還有就是函數調用時會在棧上有一系列的保留現場及傳遞參數的操作。

???
棧的空間大小有限定,vc的缺省是2M。棧不夠用的情況一般是程序中分配了大量數組和遞歸函數層次太深。有一點必須知道,當一個函數調用完返回后它會釋放該函數中所有的棧空間。棧是由編譯器自動管理的,不用你操心。

???
堆是動態分配內存的,并且你可以分配使用很大的內存。但是用不好會產生內存泄漏。并且頻繁地mallocfree會產生內存碎片(有點類似磁盤碎片),因為c分配動態內存時是尋找匹配的內存的。而用棧則不會產生碎片。

???
在棧上存取數據比通過指針在堆上存取數據快些。

???
一般大家說的堆棧和棧是一樣的,就是棧(stack),而說堆時才是堆heap. 棧是先入后出的,一般是由高地址向低地址生長。

(heap)和堆棧(stack)的區別


一、預備知識程序的內存分配

一個由c/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分
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。其操作方式類似于數據結構中的棧。
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,分配方式倒是類似于鏈表,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。 - 程序結束后有系統釋放
4
、文字常量區 常量字符串就是放在這里的。 程序結束后由系統釋放
5
、程序代碼區(text)存放函數體的二進制代碼。

二、例子程序
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"優化成一塊。
}


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,并指明大小,在cmalloc函數
p1 = (char *)malloc(10);
C++中用new運算符

p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1p2本身是在棧中的。

2.2申請后系統的響應
棧:只要棧的剩余空間大于所申請空間,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閑內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,
會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點,然后將該結點從空閑結點鏈表中刪除,并將該結點的空間分配給程序,另外,對于大多數系統,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,由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小,系統會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

2.3申請大小的限制
棧:在Windows,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。這是由于系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于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:
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。但是速度快,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后的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然后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后,局部變量先出棧,然后是參數,最后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;
bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的;
但是,在以后的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。
比如:
#i nclude <...>
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針值讀到edx中,在根據edx讀取字符,顯然慢了。

2.7
小結:
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出:
使用棧就象我們去飯館里吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。

堆和棧的區別主要分:
操作系統方面的堆和棧,如上面說的那些,不多說了。
還有就是數據結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這里的堆實際上指的就是(滿足堆性質的)優先隊列的一種數據結構,第1個元素有最高的優先權;棧實際上就是滿足先進后出的性質的數學或數據結構。
雖然堆棧,堆棧的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連著叫只是由于歷史的原因。

轉載于:https://www.cnblogs.com/CodeWorkerLiMing/archive/2012/06/13/2547514.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的c程序内存分布[转载]的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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