首先了解一下什么是内存:
内存是计算机中重要的部件之一,它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的,因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存(Memory)也被称为内存储器,其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中,CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算,当运算完成后CPU再将结果传送出来,内存的运行也决定了计算机的稳定运行。
内存从高地址到低地址的顺序依次为:栈区、堆区、BSS段、数据区、代码段
(栈区是从高地址到低地址存储,堆区是从低地址到高地址存储)
栈区:是在编译器需要的时候分配,不需要的时候自动释放和清除变量的存储区。栈区存储的是局部变量、函数的参数等,在一个进程中,位于地址空间顶部的是用户栈,编译器用它来实现函数调用。
堆区:动态分配的内存。就是在实例化一个对象的时候,系统分配给对象的内存块,这块内存需要程序员进行手动释放,编译器并不会自动释放这块内存,(在实例化一个对象的时候同时创建一个与类的对象名相同的指针,这个指针存放在栈区,在代码结束时编译器会释放栈区的内存,这样对象的指针就不存在了,如果程序员不去手动释放分配给对象的内存块,就会造成内存泄露(Memory leak))
BSS段:存放的是未被初始化的全局变量和静态变量。
数据区:存放的是已经被初始化的全局变量和静态变量,还有一些字符常量、常量等。
代码段:存放的是被编译之后的二进制的代码的内容。
关于 堆 栈 的区别
区分堆和栈,先举个例子:
class person{
public:
int height;
int weight;
int volume();
}
Person *p = new Person;
上面是实例化一个对象的例子,首先,我们给对象分配了一块堆内存,在栈内存中存放了一个指向对象的堆内存的指针p。堆内存申请之后需要程序员的手动释放(delete p)
堆、栈区别:
释放:对于栈区,是由系统自行管理(申请和释放)。对于堆区,由程序员管理进行控制申请和释放。
(容易产生内存泄露)
存储方向:对于栈区,存储的方向是向下的,从高地址到低地址存储。对于堆区,存储方向是向上的,
从低地址到高低之存储。
分配:对于栈区,有两种的分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是由系统完成(局部变量的内存分配),
动态分配由malloc进行分配,与堆区不同,栈区的动态分配是系统释放。对于堆区:都是动态分配的。
效率:栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,
压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较高。堆则是 C/C++ 函数库提供的,它的机制是很复杂的,
例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)
在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用
系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到足够大小的内存,然后进行返回。
显然,堆的效率比栈要低得多。
从这里我们可以看到,堆和栈相比,由于大量 new/delete 的使用,容易造成大量的内存碎片;
由于没有专门的系统支持,效率很低;由于可能引发用户态和核心态的切换,内存的申请,代价变得更加昂贵。
所以栈在程序中是应用最广泛的,就算是函数的调用也利用栈去完成,函数调用过程中的参数,返回地址,
EBP 和局部变量都采用栈的方式存放。所以,我们推荐大家尽量用栈,而不是用堆。
虽然栈有如此众多的好处,但是由于和堆相比不是那么灵活,有时候分配大量的内存空间,还是用堆好一些。
无论是堆还是栈,都要防止越界现象的发生(除非你是故意使其越界),因为越界的结果要么是程序崩溃,
要么是摧毁程序的堆、栈结构,产生以想不到的结果,就算是在你的程序运行过程中,没有发生上面的问题,
你还是要小心.
(new 可以认为是 malloc 加构造函数的执行,new 出来的指针是直接带类型信息的,而 malloc 返回的都是 void 指针。在执行运算符 delete 时相应地会调用对象的析构函数,而调用 free 函数时则不会——这是很有用的:当你类里面包含了其他类的指针变量并且你在你类的析构函数里面释放了该指针变量,通过执行 delete 运算符能隐式调用对象的析构函数来释放指针变量所指向的空间。)