c++内存模型1

本文主要是介绍c++内存模型1，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

一、C++程序内存分为5个区：堆、栈、静态全局区、常量区、代码区

1. 堆区（heap）：用于动态内存分配。堆在内存中位于bss区和栈区之间。一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时有可能由OS 回收。
2. 栈区（stack）：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。每当一个函数被调用，该函数返回地址和一些关于调用的信息，比如某些寄存器的内容，被存储到栈区。然后这个被调用的函数再为它的自动变量和临时变量在栈区上分配空间，这就是C实现函数递归调用的方法。每执行一次递归函数调用，一个新的栈框架就会被使用，这样这个新实例栈里的变量就不会和该函数的另一个实例栈里面的变量混淆。
3. 全局区（静态区static）：存放全局变量、静态数据、常量。程序结束后由系统释放。全局区分为已初始化全局区（data）和未初始化全局区（bss）。
4. 常量区（字面量区）：存放常量字符串，程序结束后由系统释放
5. 代码区（text segment）：存放函数题的二进制代码，代码区指令根据程序设计流程依次执行，对于顺序指令，则只会执行一次（每个进程），如果反复，则需要使用跳转指令，如果进行递归，则需要借助栈来实现。代码区的指令中包括操作码和要操作的对象（或对象地址引用）。如果是立即数（即具体的数值，如5），将直接包含在代码中；如果是局部数据，将在栈区分配空间，然后引用该数据地址；如果是data区和bss区，在代码中同样将引用该数据地址。

二、内存分配方式

1、在静态存储区分配 ：

        内存在程序编译阶段就完成好分配，例如static变量，constexpr变量等

2、在栈上分配

        在函数执行过程中，由函数体内部创建的变量，此时，变量的创建在栈空间上。栈空间内存分配指令非常高效，由处理器内置指令完成，但是空间大小容量有限，一般为4M，具体和每个计算机的配置有关。

        栈空间的内存释放是由函数体的作用域来决定，例如return语句、{ } 结束

3、在堆上分配

        堆是从低地址向高地址扩展的数据结构，是不连续的。在堆上分配的内存为动态分配，也即使用malloc/new申请的内存。在堆上的内存需要程序员自己使用malloc/new申请，同时，内存的释放也由程序员使用free/delete进行释放。

        堆区可以开辟很大内存，大小受限于计算机的虚拟内存，所以堆获得的空间比较灵活，也比较大，但速度会相对栈区慢一些，也容易产生内存泄漏（内存申请了未释放）。

三、堆和栈的区别

• 管理方式：栈是由程序自动申请和释放空间，堆是需要程序员手动申请和释放；
• 空间大小：栈的空间比较小，一般只有几兆大小，而堆空间非常大（与虚拟内存相关）。
• 产生碎片：栈和数据结构中的栈原理相同，在弹出一个元素之前，上一个已经弹出了，不会产生碎片，而不停地调用malloc/new、free/delete则会造成很多内存碎片。
• 生长方向：堆生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向，栈刚好相反，向着内存减小的方向生长。
• 分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有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。动态分配由 malloc/new 函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，它的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。
• 分配效率：栈的效率比堆高很多。栈是机器系统提供的数据结构，计算机在底层提供栈的支持，分配专门的寄存器来存放栈的地址，压栈出栈都有相应的指令，因此比较快。堆是由库函数提供的，机制很复杂，库函数会按照一定的算法进行搜索内存，因此比较慢。

注意：

        静态分配：指发生在程序编译和链接阶段

        动态分配：指发生在程序运行阶段

 四、全局变量的区别

1、静态全局变量和全局变量

• 静态全局变量和全局变量都属于全局数据区
• 静态全局变量只在本文件中有效，别的文件想调用该变量，是调不了的，而全局变量在别的文件中可以调用
• 如果别的文件中定义了一个该全局变量相同的变量名，是会出错的。

2、静态局部变量和局部变量            

• 静态局部变量是属于全局数据区的，而函数内部的局部变量属于栈区；
• 静态局部变量在该函数调用结束时，不会销毁，而是随整个程序结束而结束，但是别的函数调用不了该变量，局部变量随该函数的结束而结束；
• 如果定义这两个变量的时候没有初始值时，静态局部变量会自动定义为0，而局部变量就是一个随机值；
• 静态局部变量在编译期间只赋值一次，以后每次函数调用时，不在赋值，调用上次的函数调用结束时的值。局部变量在调用期间，每调用一次，赋一次值。

 下一篇咱们再继续介绍类对象的内存模型

这篇关于c++内存模型1的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！