堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区

最新推荐文章于 2020-04-10 14:58:50 发布

Wilsonboliu

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分类专栏： C/C++ 文章标签：存储数据结构编译器语言 delete c

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本文详细介绍了C++程序运行时的内存分区，包括栈、堆、数据段、常量存储区及代码段的功能与特性。并通过示例代码展示了不同内存区域的使用场景。

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在C++中，内存分成5个区，他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

栈，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。
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。
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。
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。

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（当然，你要通过非正当手段也可以修改，而且

方法很多）

进程（执行的程序）会占用一定数量的内存，它或是用来存放从磁盘载入的程序代码，或是存放取自用户输入的数据等等。不过进程对这些内存的管理方式因内存用途不一而不尽相同，有些内存是事先静态分配和统一回收的，而有些却是按需要动态分配和回收的。对任何一个普通进程来讲，它都会涉及到5种不同的数据段。

Linux进程的五个段

下面我们来简单归纳一下进程对应的内存空间中所包含的5种不同的数据区都是干什么的。

1）代码段：代码段是用来存放可执行文件的操作指令，也就是说是它是可执行程序在内存中的镜像。代码段需要防止在运行时被非法修改，所以只准许读取操作，而不允许写入（修改）操作——它是不可写的。

2）数据段：数据段用来存放可执行文件中已初始化全局变量，换句话说就是存放程序静态分配的变量和全局变量。

3）BSS段：BSS段包含了程序中未初始化的全局变量，在内存中 bss段全部置零。

4）堆（heap）：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）

它的物理内存空间是由程序申请的，并由程序负责释放。

5）栈：栈是用户存放程序临时创建的局部变量，也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味着在数据段中存放变量）。除此以外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲，我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。

一个由C语言的程序占用的内存分为以下几个部分：

（1）栈（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、返回地址等，其操作方式类似于数据结果中的栈。

栈又称堆栈，是用户存放程序临时创建的局部变量，也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味着在数据段中存放变量）。除此以外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲，我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。

（2）堆（heap）：一般由程序员动态分配（调用malloc函数）和释放（调用free函数），若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收。堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）。

（3）数据段（data）：存放的是全局变量、静态变量、常数。根据存放的数据，数据段又可以分为普通数据段（包括可读可写/只读数据段，存放静态初始化的全局变量或常量）、BSS数据段（存放未初始化的全局变量）。在采用段式内存管理的架构中，BSS段（bss segment）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。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态内存分配。程序结束后由系统释放

(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）代码段（code）：用于存放程序代码。代码段（code segment/text segment）通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且内存区域通常属于只读, 某些架构也允许代码段为可写，即允许修改程序。在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。
example:
#include <stdio.h>
int a = 0; /*可读可写数据段*/
int b; /*BSS段*/

char *p1; /*BSS段*/

int main(int argc, char *argv[]) /*main函数在代码段*/
{
int c; /*在栈*/

char s[]="abc"; /*s在栈，“abc”在常量区*/

char *p2; /*p2在栈*/

char *p3＝'123456'; /"123456"在常量区,p3在栈*/

static int c=0; /*可读可写数据段,全局（静态）初始化区*/
p1=(char *)malloc(10);/* 分配得来的10个字节的区域在堆区*/

p2=(char *)malloc(20);/*分配得来的20个字节的区域在堆区 */

/* 从常量区的''Hello World*字符串复制到刚分配的堆区*/

strcpy(p1,"Hello World");

char *d;
d = malloc(100); /*d在堆*/

  printf("%d %d %d/n",a,b,c);
  free(d);
  return 0;
}
你可以使用objdump或者nm来看段信息。具体的还是man吧 example from ZH-kernel mail list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