c++程序运行时的内存分配《转》

C++中，内存分为5个区：堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

1、栈：是由编译器在需要时自动分配，不需要时自动清除的变量存储区。通常存放局部变量、函数参数等。

2、堆：是由new分配的内存块，由程序员释放（编译器不管），一般一个new与一个delete对应，一个new[]与一个delete[]对应。如果程序员没有释放掉，资源将由操作系统在程序结束后自动回收 。 自由存储区：是由malloc等分配的内存块，和堆十分相似，用free来释放。（注意：堆和自由存储区其实不过是同一块区域，new底层实现代码中调用了malloc，new可以看成是malloc智能化的高级版本）

3、全局/静态存储区：全局变量和静态变量被分配到同一块内存中（在C语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，C++中没有这一区分）。

4、常量存储区：这是一块特殊存储区，里边存放常量，不允许修改。

堆与栈的讨论：

管理方式：

堆中资源由程序员控制（容易产生memory leak）。

栈资源由编译器自动管理，无需手工控制。

系统响应：

对于堆，应知道系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序申请时，遍历该链表，寻找第一个空间大于申请空间的堆结点，删除空闲结点链表中的该结点，并将该结点空间分配给程序（大多数系统会在这块内存空间首地址记录本次分配的大小，这样delete才能正确释放本内存空间，另外系统会将多余的部分重新放入空闲链表中）。

对于栈，只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统为程序提供内存，否则报异常提示栈溢出。

空间大小：

堆是不连续的内存区域（因为系统是用链表来存储空闲内存地址，自然不是连续的），堆大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存（32bit系统理论上是4G），所以堆的空间比较灵活，比较大。

栈是一块连续的内存区域，大小是操作系统预定好的，windows下栈大小是2M（也有是1M，在编译时确定，VC中可设置）。

碎片问题：

对于堆，频繁的new/delete会造成大量碎片，使程序效率降低。

对于栈，它是一个先进后出的队列，进出一一对应，不会产生碎片。

生长方向：（这决定了栈在高地址区、堆在底地址区）

堆向上，向高地址方向增长。

栈向下，向低地址方向增长。

分配方式：

堆都是动态分配（没有静态分配的堆）。

栈有静态分配和动态分配，静态分配由编译器完成（如局部变量分配），动态分配由alloca函数分配，但栈的动态分配的资源由编译器进行释放，无需程序员实现。

分配效率：

堆由C/C++函数库提供，机制很复杂。所以堆的效率比栈低很多。

栈是极其系统提供的数据结构，计算机在底层对栈提供支持，分配专门寄存器存放栈地址，栈操作有专门指令。