内存的使用：栈区堆区静态区只读区

Posted 2020-10-21 始于缘分，终于热爱

内存的使用感觉好乱啊，需要整理一下！于是参考C++ primer与网上资源，整理如下：

一、综述：内存中的栈区分配的是局部变量和函数的参数值的空间，栈的生长方向是从高往低的；堆区是向上增长的用于分配程序员申请的内存空间（比如new 申请的动态内存），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；静态区（全局区）是分配静态变量，全局变量空间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，程序结束后由系统释放；只读区(字符常量区)是分配常量、常量字符串和程序代码空间的，文字常量区在自己特有的内存段内，且有机制控制字符常量不被修改（当字符串相同的时候，系统有时还会将两个指针指向同一处）

 

注意 ：在文字常量区的字符串不可以被修改，而在内存堆空间的字符串可以被修改；对于常量，在实际情况中，是会复用的，比如变量a和b都赋值为”abc”则实际上他们指向同一块地址。举例子说明一下，如下：

 1    int a = 0;   //全局初始化区 
 2 　char *p1;   //全局未初始化区 
 3 　int main() 
 4 { 
 5 　　int b;                  //栈 
 6 　　char s[] = "abc";      //栈 
 7 　　char *p2;               //栈 
 8 　　char *p3 = "123456";     //123456\\0在常量区，p3在栈上。 
 9 　　static int c =0； 　　　　//全局（静态）初始化区 
10 　　p1 = (char *)malloc(10);  //堆
11 　　p2 = (char *)malloc(20);  //堆 注意p1、p2本身是在栈中的。
12        p1= "123456";            //123456\\0在常量区，编译器将p1与p3所指向的“123456\\0”优化成同一个地方。
14 }                

二、堆和栈的区别：

堆和栈的第一个区别就是申请方式不同：栈（英文名称是stack）是系统自动分配空间的，例如我们定义一个 char a；系统会自动在栈上为其开辟空间。而堆（英文名称是heap）则是程序员根据需要自己申请的空间，例如malloc（10）；开辟十个字节的空间。由于栈上的空间是自动分配自动回收的，所以栈上的数据的生存周期只是在函数的运行过程中，运行后就释放掉，不可以再访问。而堆上的数据只要程序员不释放空间，就一直可以访问到，不过缺点是一旦忘记释放，在程序运行过程中会造成内存泄露，只能等待程序结束时由系统回收。

三、申请内存后系统的响应：

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。也就是说堆会在申请后还要做一些后续的工作这就会引出申请效率的问题 。

四、申请效率的比较：

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.。

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，比较慢，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

五、申请大小的比较：

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。一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。 

六、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函数调用后的下一条指令（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。

附：全局变量、局部变量、静态全局变量、静态局部变量的区别：

生存周期不同、作用范围不同、、分配方式不同；

全局变量具有全局作用域。全局变量只需在一个源文件中定义，就可以作用于所有的源文件。当然，其他不包含全局变量定义的源文件需要用extern 关键字再次声明这个全局变量。

局部变量也只有局部作用域，它是自动对象（auto），它在程序运行期间不是一直存在，而是只在函数执行期间存在，函数的一次调用执行结束后，变量被撤销，其所占用的内存也被收回。

静态局部变量具有局部作用域，它只被初始化一次，自从第一次被初始化直到程序运行结束都一直存在，它和全局变量的区别在于全局变量对所有的函数都是可见的，而静态局部变量只对定义自己的函数体始终可见。

静态全局变量也具有全局作用域，它与全局变量的区别在于如果程序包含多个文件的话，它作用于定义它的文件里，不能作用到其它文件里，即被static关键字修饰过的变量具有文件作用域。这样即使两个不同的源文件都定义了相同名字的静态全局变量，它们也是不同的变量。

从分配内存空间看：全局变量，静态局部变量，静态全局变量都在静态存储区分配空间，而局部变量在栈里分配空间。

从以上分析可以看出， 把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域，限制了它的使用范围。因此static 这个说明符在不同的地方所起的作用是不同的。

网上资源参考：https://www.cnblogs.com/xiaowenhui/p/4669684.html