局部变量,静态局部变量,全局变量,静态全局变量在内存中的存放区别(转)

     我们先来看内存中的几大区:  内存到底分几个区?

下面有几种网上的理解,我整理一下:

一:

 1、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。

 2、堆区(heap) — 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由os回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。

 3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放。

 4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。

 5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。 

 二:

 1、栈,就是那些由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清楚的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。

 2、堆,就是那些由new分配的内存块,他们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去控制,一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收。

 3、自由存储区,就是那些由malloc等分配的内存块,他和堆是十分相似的,不过它是用free来结束自己的生命的。

 4、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,在以前的c语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的,在c++里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。

 5、常量存储区,这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改。

 三:

 1、bss是英文block started by symbol的简称,通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域,在程序载入时由内核清0。bss段属于静态内存分配。它的初始值也是由用户自己定义的连接定位文件所确定,用户应该将它定义在可读写的ram区内,源程序中使用malloc分配的内存就是这一块,它不是根据data大小确定,主要由程序中同时分配内存最大值所确定,不过如果超出了范围,也就是分配失败,可以等空间释放之后再分配。

 2、text段是程序代码段,在at91库中是表示程序段的大小,它是由编译器在编译连接时自动计算的,当你在链接定位文件中将该符号放置在代码段后,那么该符号表示的值就是代码段大小,编译连接时,该符号所代表的值会自动代入到源程序中。

 3、data包含静态初始化的数据,所以有初值的全局变量和static变量在data区。段的起始位置也是由连接定位文件所确定,大小在编译连接时自动分配,它和你的程序大小没有关系,但和程序使用到的全局变量,常量数量相关。

 4、stack保存函数的局部变量和参数。是一种“后进先出”(last in first out,lifo)的数据结构,这意味着最后放到栈上的数据,将会是第一个从栈上移走的数据。对于哪些暂时存贮的信息,和不需要长时间保存的信息来说,lifo这种数据结构非常理想。在调用函数或过程后,系统通常会清除栈上保存的局部变量、函数调用信息及其它的信息。栈另外一个重要的特征是,它的地址空间“向下减少”,即当栈上保存的数据越多,栈的地址就越低。栈(stack)的顶部在可读写的ram区的最后。

 5、heap保存函数内部动态分配内存,是另外一种用来保存程序信息的数据结构,更准确的说是保存程序的动态变量。堆是“先进先出”(first in first out,fifo)数据结构。它只允许在堆的一端插入数据,在另一端移走数据。堆的地址空间“向上增加”,即当堆上保存的数据越多,堆的地址就越高。

 总结(不确定!!!):

 研究这个意义不大,不同编译器,可能行为不同,如果是vc的话,基本上如下:

 1、代码区,是编译器生成的一个exe区段,拥有可读和可执行属性,但是实际上如果不开dep数据执行保护,所有的区段都是可执行的。

 2、所谓的栈区,低地址(小于exe基地址),拥有可读写属性,exe中没有对应的区段,系统加载dll时自动生成,由于内存地址使用方式从大往小减,所以数量有限,尽量不要定义过大的数组变量。 const的局部变量也是放在栈里的,而不是放在常量区。

 3、所谓的堆区,就是malloc和new之类的内存所在区段,拥有可读写属性,exe中没有对应的区段,系统加载dll时自动生成,首先是利用栈区地址下面的区段,也是低地址,当用完了,会自动分配稍微高一点地址(大于exe基地址)。 malloc和new都在这里分配内存。

 4、全局数据区,是编译器生成的一个exe区段,拥有可读写属性,初始和未初始化的全局和静态变量都放在这里。

 5、常量区,是编译器生成的一个exe区段,只有可读属性,比如char s = " hello world" ,这时候" hello world" 就在常量区,由于没有可写属性,所以修改内容会出错,另外全局的const变量也放在常量区里,这和c++程序设计语言里对const变量存放位置是不符合的,因为存储器各有各的差异。

局部变量,局部静态变量,全局变量,全局静态变量区别:

局部变量:    栈区 局部静态变量:静态区 全局变量:    静态区的常量区 全局静态变量:静态区

在进行C/C++编程时,需要程序员对内存的了解比较精准。经常需要操作的内存可分为以下几个类别:        1、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。         2、堆区(heap) — 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。        3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放        4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放        5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。  以下是一段实际说明的程序代码:

这是一个前辈写的,非常详细  //main.cpp  int a = 0; 全局初始化区  char *p1; 全局未初始化区  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 = (char *)malloc(10);  p2 = (char *)malloc(20);  分配得来得10和20字节的区域就在堆区。  strcpy(p1, "123456"); 123456放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。  }

二、堆和栈的理论知识 

2.1申请方式  stack:  由系统自动分配。 例如,声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间  heap:  需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数  如p1 = (char *)malloc(10);  在C++中用new运算符  如p2 = (char *)malloc(10);  但是注意p1、p2本身是在栈中的。  2.2  申请后系统的响应 

栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。 

堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,  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配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。 

2.3申请大小的限制  栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在 WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。  堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。 

2.4申请效率的比较:  www.2cto.com 栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。  堆是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.  另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存,虽然用起来最不方便。但是速度, 也最灵活 

2.5堆和栈中的存储内容  栈: 在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的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。注意静态变量是不入栈的。  当本次函数调用结束后,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,程序由该点继续运行。  堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。 

2.6存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";  char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";  aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;  而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;  但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。  比如:

#include 
void main() 
{ 
char a = 1; 
char c[] = "1234567890"; 
char *p ="1234567890"; 
a = c[1]; 
a = p[1]; 
return; 
} 

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edx中,在根据edx读取字符,显然慢了

小结:  堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:  使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。  使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。  堆和栈的区别主要分:  操作系统方面的堆和栈,如上面说的那些,不多说了。  还有就是数据结构方面的堆和栈,这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是(满足堆性质的)优先队列的一种数据结构,第1个元素有最高的优先权;栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。  虽然堆栈,堆栈的说法是连起来叫,但是他们还是有很大区别的,连着叫只是由于历史的原因。

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