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关于C语言程序的内存分配的入门知识学习

时间:2018-04-14 22:08来源:网络整理 作者:51自学网
C语言程序的存储区域 C语言编写的程序经过编绎-链接后,将形成一个统一的文件,它由几个部分组成,在程序运行时又会产生几个其他部分,各个部分代表了不同的存储区域: 代码段

C语言程序的存储区域

C语言编写的程序经过编绎-链接后,将形成一个统一的文件,它由几个部分组成,在程序运行时又会产生几个其他部分,各个部分代表了不同的存储区域:

代码段(Code or Text):代码段由程序中的机器码组成。在C语言中,程序语句进行编译后,形成机器代码。在执行程序的过程中,CPU的程序计数器指向代码段的每一条代码,并由处理器依次运行。
只读数据段(RO data):只读数据段是程序使用的一些不会被更改的数据,使用这些数方式类似查表式的操作,由于这些变量不需要更改,因此只需要放置在只读存储器中即可。
已初始化读写数据段(RW data):已初始化数据是在程序中声明,并且具有初值的变量,这些变量需要占用存储器的空间,在程序执行时它们需要位于可读写的内存区域内,并具有初值,以供程序运行时读写。
未初始化读写数据段(BSS):未初始化读写据是在程序中声明,但是没有初始化的变量,这些变量在程序运行之前不需要占用存储器的空间。
堆(heap):堆内存只在程序运行时出现,一般由程序员分配和释放。在具有操作系统的情况下,如果程序员没释放,操作系统可以在程序结束后回收内存。
栈(stack):栈内存只在程序运行时出现,在函数内部使用的变量,函数的参数以及返回值将使用栈空间,栈空间由编译器自动分配和释放。
C语言目标文件的内存布局如图:

关于C语言程序的内存分配的入门知识学习

读写数据段包含了忆初始化的全局变量 static char rw_1[ ]以及局部静态变量static rw_2[ ].其差别在于编绎时,是在函人部使用的还是可以在整个文件中使用。对于rw_1[] 无论有无static 修饰,其都将被放置在读写数据区,只是能否被其它文件引用与否。对于后者就不一样了,它是局部静态变量,放置在读写数据区,如果没static修饰,其意义完全改变,它将会是开辟在栈空间的局部变量,而不是静态变量,在这里rw_1[],rw_2[]后没具体数值,表示静态区大小同后面字符串长度决定。

对于未初始化数据区BSS_1[100]与BSS_2[100],其区别在于前者是全局变量,在所有文件中都可以使用;后者是局部变量,只在函数内部使用。未初始化数据段不设置后面的初始化数值,因此必须使用数值指定区域的大小,编绎器将根据大小设置BSS中需要增加的长度。

栈空间主要用于以下3数据的存储:

栈空间是动态开辟与回收的。在函数调用过程中,如果函数调用的层次比较多,所需要的栈空间也逐渐加大,对于参数的传递和返回值,如果使用较大的结构体,在使用的栈空间也会比较大。

堆与栈的比较

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,C++中是new运算符。

  如

p1 = (char *)malloc(10); p1 = new char[10];

  如

p2 = (char *)malloc(10); p2 = new char[20];

  但是注意p1、p2本身是在栈中的。

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。

  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。

  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。

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。

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。

(责任编辑:admin)

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