C/C++内存分配详解-优快云博客

一、预备知识—程序的内存分配
    一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
    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、程序代码区—存放函数体的二进制代码。

二、例子程序
    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中用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。