C/C++措施的内存分派方法
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1.内存分派方法
内存分派方法有三种：
[1]从静态存储区域分派。内存在措施编译的时候就已经分派好，这块内存在措施的整个 运行期间都存在。譬喻全局变量，static变量。
[2]在栈上建设。在执行函数时，函数内局部变量的存储单位都可以在栈上建设，函数执 行竣事时这些存储单位自动被释放。栈内存分派运算内置于处理惩罚器的指令会合，效率很高， 可是分派的内存容量有限。
[3]从堆上分派，亦称动态内存分派。措施在运行的时候用malloc或new申请任意几多的内 存，措施员本身认真在何时用free或delete释放内存。动态内存的保留期由措施员抉择，使 用很是机动，但假如在堆上分派了空间，就有责任接纳它，不然运行的措施会呈现内存泄漏 ，频繁地分派和释放差异巨细的堆空间将会发生堆内碎块。
2.措施的内存空间
一个措施将操纵系统分派给其运行的内存块分为4个区域，如下图所示。
| 代码区(code area) | 措施内存空间 |
| 全局数据区(data area) | |
| 堆区(heap area) | |
| 栈区(stack area) |
一个由C/C++编译的措施占用的内存分为以下几个部门,
1、栈区（stack）— 由编译器自动分派释放 ，存放为运行函数而分派的局部变 量、函数参数、返回数据、返回地点等。其操纵方法雷同于数据布局中的栈。
2、堆区（heap） — 一般由措施员分派释放， 若措施员不释放，措施竣事时可 能由OS接纳 。分派方法雷同于链表。
3、全局区（静态区）（static）—存放全局变量、静态数据、常量。措施竣事后由 系统释放。
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 措施竣事后由系统释放。
5、措施代码区—存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。
下面给出例子措施，
int a = 0; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
int main() {
int b; //栈
char s[] = "abc"; //栈
char *p2; //栈
char *p3 = "123456"; //123456在常量区，p3在栈上。
static int c =0;//全局（静态）初始化区
p1 = new char[10];
p2 = new char[20];
//分派得来得和字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456"); //123456放在常量区，编译器大概会将它与p3所指向的 "123456"优化成一个处所。
}
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3．堆与栈的较量
3.1申请方法
stack: 由系统自动分派。 譬喻，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为 b开发空间。
heap: 需要措施员本身申请，并指明巨细，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];
可是留意p1、p2自己是在栈中的。
3.2申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为措施提供内存，不然将报异常提示栈溢 出。
堆：首先应该知道操纵系统有一个记录空闲内存地点的链表，当系统收到措施的申请时， 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派给措施。
对付大大都系统，会在这块内存空间中的首地点处记录本次分派的巨细，这样，代码中的 delete语句才气正确的释放本内存空间。
由于找到的堆结点的巨细不必然正好便是申请的巨细，系统会自动的将多余的那部门从头 放入空闲链表中。
3.3申请巨细的限制
栈：在Windows下,栈是向低地点扩展的数据布局，是一块持续的内存的区域。这句话的意 思是栈顶的地点和栈的最大容量是系统预先划定好的，在 WINDOWS下，栈的巨细是2M（也有 的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），假如申请的空间高出栈的剩余空间时，将提 示overflow。因 此，能从栈得到的空间较小。
堆：堆是向高地点扩展的数据布局，是不持续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储 的空闲内存地点的，自然是不持续的，而链表的遍历偏向是由低地点向高地点。堆的巨细受 限于计较机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆得到的空间较量机动，也较量大。
3.4申请效率的较量
栈由系统自动分派，速度较快。但措施员是无法节制的。
堆是由new分派的内存，一般速度较量慢，并且容易发生内存碎片,不外用起来最利便。
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别的，在WINDOWS下，最好的方法是用VirtualAlloc分派内存，他不是在堆，也不是栈， 而是直接在历程的地点空间中保存一快内存，固然用起来最不利便。可是速度快，也最机动 。
3.5堆和栈中的存储内容
栈：在函数挪用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数挪用语句的下一条可 执行语句）的地点，然后是函数的各个参数，在大大都的C编译器中，参数是由右往左入栈的 ，然后是函数中的局部变量。留意静态变量是不入栈的。
当本次函数挪用竣事后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地 址，也就是主函数中的下一条指令，措施由该点继承运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的巨细。堆中的详细内容有措施员布置。
3.6存取效率的较量
char s1[] = "a";
char *s2 = "b";
a是在运行时刻赋值的；而b是在编译时就确定的；可是，在今后的存取中，在栈上的数组 比指针所指向的字符串(譬喻堆)快。 好比：
int main(){
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return 0;
}
对应的汇编代码
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
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到 edx中，再按照edx读取字符，显然慢了。
3.7小结
堆和栈的主要区别由以下几点：
1、打点方法差异；
2、空间巨细差异；
3、可否发生碎片差异；
4、发展偏向差异；
5、分派方法差异；
6、分派效率差异；
打点方法：对付栈来讲，是由编译器自动打点，无需我们手工节制；对付堆来说，释放工 作由措施员节制，容易发生memory leak。
空间巨细：一般来讲在32位系统下，堆内存可以到达4G的空间，从这个角度来看堆内存几 乎是没有什么限制的。可是对付栈来讲，一般都是有必然的空间巨细的，譬喻，在VC6下面， 默认的栈空间巨细是1M。虽然，这个值可以修改。
碎片问题：对付堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不持续，从而造成大量 的碎片，使措施效率低落。对付栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的行列， 他们是如此的一一对应，以至于永远都不行能有一个内存块从栈中间弹出，在他弹出之前， 在他上面的后进的栈内容已经被弹出，具体的可以参考数据布局。
发展偏向：对付堆来讲，发展偏向是向上的，也就是向着内存地点增加的偏向；对付栈来 讲，它的发展偏向是向下的，是向着内存地点减小的偏向增长。
分派方法：堆都是动态分派的，没有静态分派的堆。栈有2种分派方法：静态分派和动态 分派。静态分派是编译器完成的，好比局部变量的分派。动态分派由malloca函数举办分派， 可是栈的动态分派和堆是差异的，他的动态分派是由编译器举办释放，无需我们手工实现。
分派效率：栈是呆板系统提供的数据布局，计较时机在底层对栈提供支持：分派专门的寄 存器存放栈的地点，压栈出栈都有专门的指令执行，这就抉择了栈的效率较量高。堆则是 C/C++函数库提供的，它的机制是很巨大的，譬喻为了分派一块内存，库函数会凭据必然的算 法（详细的算法可以参考数据布局/操纵系统）在堆内存中搜索可用的足够巨细的空间，假如 没有足够巨细的空间（大概是由于内存碎片太多），就有大概挪用系统成果去增加措施数据 段的内存空间，这样就有时机分 到足够巨细的内存，然后举办返回。显然，堆的效率比栈要 低得多。
从这里我们可以看到，堆和栈对比，由于大量new/delete的利用，容易造成大量的内存碎 片；由于没有专门的系统支持，效率很低；由于大概激发用户态和焦点态的切换，内存的申 请，价钱变得越发昂贵。所以栈在措施中是应用最遍及的，就算是函数的挪用也操作栈去完 成，函数挪用进程中的参数，返回地点， EBP和局部变量都回收栈的方法存放。所以，我们 推荐各人只管用栈，而不是用堆。
固然栈有如此浩瀚的长处，可是由于和堆对比不是那么机动，有时候分派大量的内存空间 ，照旧用堆好一些。
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无论是堆照旧栈，都要防备越界现象的产生（除非你是存心使其越界），因为越界的功效 要么是措施瓦解，要么是摧毁措施的堆、栈布局，发生以想不到的功效。
4.new/delete与malloc/free较量
从C++角度上说，利用new分派堆空间可以挪用类的结构函数，而malloc()函数仅仅是一个 函数挪用，它不会挪用结构函数，它所接管的参数是一个unsigned long范例。同样，delete 在释放堆空间之前会挪用析构函数，而free函数则不会。
class Time{
public:
Time(int,int,int,string);
~Time(){
cout<<"call Time's destructor by:"<<name<<endl;
}
private:
int hour;
int min;
int sec;
string name;
};
Time::Time(int h,int m,int s,string n){
hour=h;
min=m;
sec=s;
name=n;
cout<<"call Time's constructor by:"<<name<<endl;
}
int main(){
Time *t1;
t1=(Time*)malloc(sizeof(Time));
free(t1);
Time *t2;
t2=new Time(0,0,0,"t2");
delete t2;
system("PAUSE");
return EXIT_SUCCESS;
}
功效：
call Time’s constructor by:t2
call Time’s destructor by:t2
从功效可以看出，利用new/delete可以挪用工具的结构函数与析构函数，而且示例中挪用 的是一个非默认结构函数。但在堆上分派工具数组时，只能挪用默认结构函数，不能挪用其 他任何结构函数。
