2011年5月4日 星期三

Heap 和 Stack


程式的記憶體分配

一個由C/C++編譯的程式佔用的記憶體分為以下幾個部分
1區(stack由編譯器自動分配釋放,存放函數的參數值,局部變數的值等。其操作方式類似於資料結構中的
2區(heap一般由Programmer分配釋放,若Programmer不釋放,程式結束時可能由OS回收。注意它與資料結構中的是兩回事,分配方式倒是類似於link-list
3、全局區(靜態區)(static總體變數和靜態變數的存儲是放在一塊的,初始化的總體變數和靜態變數在一塊區域,未初始化的總體變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。程式結束後由系統來釋放。
4constant — constant字串就是放在這裏的。程式結束後由系統釋放。
5、程式碼區 存放函數體的二進位碼。

二、例副程式
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;
char s[] = "abc";
char *p2;
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量區,p3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1020位元組的區域就在區。
strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。
}
二、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數 int b;系統自動在中為b開闢空間。
heap:  需要programmer自己申請,並指明大小,在cmalloc函數。
p1 = (char *)malloc(10);
C++中用new運算符
p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1p2本身是在中的。

2.2
申請後系統的回應
:只要的剩餘空間大於所申請空間,系統將為程式提供記憶體,否則將報異常提示溢出。
:首先應該知道作業系統有一個記錄空閒記憶體位址的link-list,當系統收到程式的申請時,
會遍曆該link-list,尋找第一個空間大於所申請空間的結點,然後將該結點從空閒結點link-list中刪除,並將該結點的空間分配給程式,另外,對於大多數系統,會在這塊記憶體空間中的首位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記憶體空間。另外,由於找到的結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒link-list中。

2.3申請大小的限制
:在Windows,是向低位址擴展的資料結構,是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是頂的位址和的最大容量是系統預先規定好的,在 WINDOWS下,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的剩餘空間時,將提示overflow。因此,能從獲得的空間較小。
是向高位址擴展的資料結構,是不連續的記憶體區域。這是由於系統是用link-list來存儲的空閒記憶體位址的,自然是不連續的,而link-list的遍曆方向是由低位元址向高位址。的大小受限於電腦系統中有效的虛擬記憶體。由此可見,獲得的空間比較靈活,也比較大。

2.4申請效率的比較:
由系統自動分配,速度較快。但programmer是無法控制的。
是由new分配的記憶體,一般速度比較慢,而且容易產生記憶體碎片,不過用起來最方便.
另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配記憶體,他不是在,也不是在是直接在process的位址空間中保留一快記憶體,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活

2.5中的存儲內容
在函數調用時,第一個進的是主函數中後的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的位址,然後是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入的,然後是函數中的局部變數。注意靜態變數是不入的。
當本次函數調用結束後,局部變數先出,然後是參數,最後頂指標指向最開始存的位址,也就是主函數中的下一條指令,程式由該點繼續運行。
:一般是在的頭部用一個位元組存放的大小。中的具體內容有programmer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,在以後的存取中,在上的陣列比指標所指向的字串(例如)快。
比如:
#include ;
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
對應的彙編代碼
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讀取字元,顯然慢了。

2.7小結:
的區別可以用如下的比喻來看出:
使用就象我們去飯館裏吃飯,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。
使用就像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。
的區別主要分:
作業系統方面的,如上面說的那些,不多說了。
還有就是資料結構方面的,這些都是不同的概念。這裏的實際上指的就是(滿足性質的)優先佇列的一種資料結構,第1個元素有最高的優先權;實際上就是滿足先進後出的性質的數學或資料結構。
雖然疊,疊的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連著叫只是由於歷史的原因。

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