品牌外贸网站建设,网站制作的基本步骤是,众筹网站建设公司,最强大的搜索引擎一#xff1a;C语言中的内存机制在C语言中#xff0c;内存主要分为如下5个存储区#xff1a;(1)栈(Stack)#xff1a;位于函数内的局部变量(包括函数实参)#xff0c;由编译器负责分配释放#xff0c;函数结束#xff0c;栈变量失效。(2)堆(Heap)#xff1a;由程序员用…一C语言中的内存机制在C语言中内存主要分为如下5个存储区(1)栈(Stack)位于函数内的局部变量(包括函数实参)由编译器负责分配释放函数结束栈变量失效。(2)堆(Heap)由程序员用malloc/calloc/realloc分配free释放。如果程序员忘记free了则会造成内存泄露程序结束时该片内存会由OS回收。(3)全局区/静态区(Global Static Area) 全局变量和静态变量存放区程序一经编译好该区域便存在。并且在C语言中初始化的全局变量和静态变量和未初始化的放在相邻的两个区域(在C中由于全局变量和静态变量编译器会给这些变量自动初始化赋值所以没有区分了)。由于全局变量一直占据内存空间且不易维护推荐少用。程序结束时释放。(4)C风格字符串常量存储区 专门存放字符串常量的地方程序结束时释放。(5)程序代码区存放程序二进制代码的区域。二C中的内存机制在C语言中与C类似不过也有所不同内存主要分为如下5个存储区(1)栈(Stack)位于函数内的局部变量(包括函数实参)由编译器负责分配释放函数结束栈变量失效。(2)堆(Heap)这里与C不同的是该堆是由new申请的内存由delete或delete[]负责释放(3)自由存储区(Free Storage)由程序员用malloc/calloc/realloc分配free释放。如果程序员忘记free了则会造成内存泄露程序结束时该片内存会由OS回收。(4)全局区/静态区(Global Static Area) 全局变量和静态变量存放区程序一经编译好该区域便存在。在C中由于全局变量和静态变量编译器会给这些变量自动初始化赋值所以没有区分了初始化变量和未初始化变量了。由于全局变量一直占据内存空间且不易维护推荐少用。程序结束时释放。(5)常量存储区 这是一块比较特殊的存储区专门存储不能修改的常量(如果采用非正常手段更改当然也是可以的了)。三堆和栈的区别3.1 栈(Stack)具体的讲现代计算机(冯诺依曼串行执行机制)都直接在代码低层支持栈的数据结构。这体现在有专门的寄存器指向栈所在的地址(SS堆栈段寄存器存放堆栈段地址)有专门的机器指令完成数据入栈出栈的操作(汇编中有PUSH和POP指令)。这种机制的特点是效率高但支持数据的数据有限一般是整数、指针、浮点数等系统直接支持的数据类型并不直接支持其他的数据结构(可以自定义栈结构支持多种数据类型)。因为栈的这种特点对栈的使用在程序中是非常频繁的 。对子程序的调用就是直接利用栈完成的。机器的call指令里隐含了把返回地址入栈然后跳转至子程序地址的操作而子程序的ret指令则隐含从堆栈中弹出返回地址并跳转之的操作。C/C中的函数自动变量就是直接使用栈的例子这也就是为什么当函数返回时该函数的自动变量自动失效的原因因而要避免返回栈内存和栈引用以免内存泄露。3.2 堆(Heap)和栈不同的是堆得数据结构并不是由系统(无论是机器硬件系统还是操作系统)支持的而是由函数库提供的。基本的malloc/calloc/realloc/free函数维护了一套内部的堆数据结构(在C中则增加了new/delete维护)。当程序用这些函数去获得新的内存空间时这套函数首先试图从内部堆中寻找可用的内存空间(常见内存分配算法有首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法和最差适应算法等。os的基本内容)。如果没有可用的内存空间则试图利用系统调用来动态增加程序数据段的内存大小新分配得到的空间首先被组织进内部堆中去然后再以适当的形式返回给调用者。当程序释放分配的内存空间时这片内存空间被返回到内部堆结构中可能会被适当的处理(比如空闲空间合并成更大的空闲空间)以更适合下一次内存分配申请。 这套复杂的分配机制实际上相当于一个内存分配的缓冲池(Cache)使用这套机制有如下几个原因(1)系统调用可能不支持任意大小的内存分配。有些系统的系统调用只支持固定大小及其倍数的内存请求(按页分配)这样的话对于大量的小内存分配来说会造成浪费。(2)系统调用申请内存可能是代价昂贵的。 系统调用可能涉及到用户态和核心态的转换。(3)没有管理的内存分配在大量复杂内存的分配释放操作下很容易造成内存碎片。3.3 栈和堆的对比从以上介绍中它们有如下区别(1)栈是系统提供的功能特点是快速高效缺点是由限制数据不灵活堆是函数库提供的功能特点是灵活方便数据适应面广但是效率有一定降低。(2)栈是系统数据结构对于进程/线程是唯一的堆是函数库内部数据结构不一定唯一不同堆分配的内存无法互相操作。(3)栈空间分静态分配和动态分配一般由编译器完成静态分配自动释放栈的动态分配是不被鼓励的堆得分配总是动态的虽然程序结束时所有的数据空间都会被释放回系统但是精确的申请内存/释放内存匹配是良好程序的基本要素。(4)碎片问题对于堆来讲频繁的new/delete等操作势必会造成内存空间的不连续从而造成大量的碎片使程序的效率降低对于栈来讲则不会存在这个问题因为栈是后进先出(LIFO)的队列。(5)生长方向堆的生长方向是向上的也就是向这内存地址增加的方向对于栈来讲生长方向却是向下的是向着内存地址减少的方向增长。(6)分配方式堆都是动态分配的没有静态分配的堆栈有两种分配方式静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的比如局部变量的分配。动态分配则由alloca函数进行分配但是栈的动态分配和堆不同它的动态分配是由编译器进行释放无需我们手工实现。(7)分配效率栈是机器系统提供的数据结构计算机在底层提供支持分配有专门的堆栈段寄存器入栈出栈有专门的机器指令这些都决定了栈的高效率执行。堆是由C/C函数库提供的机制比较复杂有不同的分配算法易产生内存碎片需要对内存进行各种管理效率比栈要低很多。四具体实例分析例子(一)看下面的一小段C程序仔细体会各种内存分配机制。int a 0; //全局初始化区a的值为0char *p1; //全局未初始化区(C中则初始化为NULL) intmain() { int b; //b分配在栈上整型 char s[] abc; //s分配在栈上char *类型abc\0分配在栈上运行时赋值函数结束销毁 char *p2; //p2分配在栈上未初始化 char *p3 123456; //p3指向123456分配在字符串常量存储区的地址编译时确定 static int c 0; //c在全局(静态)初始化区可以多次跨函数调用而保持原值 p1 (char *)malloc(10); //p1在全局未初始化区指向分配得来得10字节的堆区地址 p2 (char *)malloc(20); //p2指向分配得来得20字节的堆区地址 strcpy(p1, 123456); //123456放在字符串常量存储区编译器可能会将它与p3所指向的123456优化成一块 return 0; }例子(二)看下面的一小段代码体会堆与栈的区别intfoo(){//其余代码int *p new int[5]; //其余代码 return 0; }其中的语句int *p new int[5];就包含了堆与栈。其中new关键字分配了一块堆内存而指针p本身所占得内存为栈内存(一般4个字节表示地址)。这句话的意思是在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。在程序中先确定在堆中分配内存的大小然后调用new关键字分配内存最后返回这块内存首址放入栈中。汇编代码为intfoo(){008C1520 push ebp008C1521 mov ebp,esp008C1523 sub esp,0D8h008C1529 push ebx008C152A push esi008C152B push edi008C152C lea edi,[ebp-0D8h]008C1532 mov ecx,36h008C1537 mov eax,0CCCCCCCCh008C153C rep stos dword ptr es:[edi]int *p new int[5]; 008C153E push 14h 008C1540 call operator new[] (8C1258h) 008C1545 add esp,4008C1548 mov dword ptr [ebp-0D4h],eax 008C154E mov eax,dword ptr [ebp-0D4h] 008C1554 mov dword ptr [p],eax return 0; 008C1557 xor eax,eax } 008C1559 pop edi 008C155A pop esi 008C155B pop ebx 008C155C add esp,0D8h 008C1562 cmp ebp,esp 008C1564 call ILT395(__RTC_CheckEsp) (8C1190h) 008C1569 mov esp,ebp 008C156B pop ebp 008C156C ret如果需要释放内存这里我们需要使用delete[] p告诉编译器我要删除的是一个数组。例子(三)看下面的一小段代码试着找出其中的错误#include using namespacestd;intmain() { char a[] Hello; //分配在栈上 a[0] X; cout a 发现问题了吗是的字符数组a的容量是6个字符其内容为hello\0。a的内容时可以改变的比如a[0]X因为其是在栈上分配的也就是在运行时确定的内容。但是指针p指向的字符串world分配在字符串常量存储区内容为world\0常量字符串的内容时不可以修改的。从语法上来说编译器并不觉得语句p[0]X有什么问题但是在运行时则会出现access violation非法内存访问的问题。以下几个函数的变化要看清楚了char *GetString1(void){char p[] hello,world; //结果h。由于数组指针指向第一元素的地址所以调用之后是h returnp; } char *GetString2(void) { char *p hello,world; //结果hello,world。由于p指向“hello,world”字符串常量区域地址 returnp; } char *GetString3(void) { char *p (char *)malloc(20); //指向p所分配的堆上的内存空间。 returnp; } char *GetString4(void) { char *p new char[20]; //指向p所分配的内存空间,p本身在栈上的p所指向的空间是堆上的。 returnp; }附录内存管理注意事项【规则1】用malloc或new申请内存之后应该立即检查指针值是否为NULL防止使用指针值为NULL的内存可以在函数入口处断言检测。【规则2】不要忘记为数组或动态内存赋初值(比如calloc比malloc就要好)指针初始化为NULL(c中为0)。【规则3】避免数组或指针下标越界特别当心发生“多1”或者少1的操作。 【规则4】动态内存的申请和释放必须配对防止内存泄露具体为malloc/calloc/realloc和free配对,new和delete以及delete[]配对。【规则5】用free或者delete释放内存后应立即将指针设置为NULL(C中为0)防止产生“野指针”、悬垂指针。【规则6】遇到不懂得问题及时debug一般的虫子debug一下就灰飞烟灭了一切bug都是浮云而已
