2016 - 2 - 16 动态内存分配与静态内存分配

Posted 2020-06-14

一 静态内存分配

  1.  C语言的全局变量、静态局部变量的存储实在编译时确定的，其存储的空间的实际分配在程序开始执行前完成。

 

  2. 在栈上创建的，比如局部自动变量，在执行进入变量定义所在的复合语句时为他们分配存储单元。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中 ，效率很高，但是分配的内存容量有限。

 

 以静态方式安排存储的好处主要是实现比较方便，效率高，

 

二 动态内存分配

  1.  从堆上分配，亦称动态内存分配 。程序在运行的时候用 malloc 或 new 申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用 free 或 delete 释放内存。动态内存的生存期由程序员决定 ，使用非常灵活，但如果在堆上分配了空间，就有责任回收它，否则运行的程序会出现内存泄漏，频繁地分配和释放不同大小的堆空间将会产生堆内碎块。

 

三 C中的内存存储区域  

  1 、栈区（ stack ）    由编译器自动分配释放 ，存放为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。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 。分配方式类似于链表。

  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（类成员函数和全局函数）的二进制代码。

 

四 堆与栈的比较

  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， 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];//此处需要注意，p1与p2本身是在栈里的。

   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。

  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。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。

  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。