堆空间和栈空间大小

本文深入探讨了Linux操作系统中栈空间的概念、作用及其大小限制,包括软限制和硬限制的区别,通过实验展示了Linux默认用户栈空间大小为8MB,并解释了如何通过ulimit命令临时调整栈空间大小。

我们知道,程序运行时在内存中主要有代码段、数据段、堆栈段(堆空间和栈空间)、进程头、动态链接库等区域。 其中数据使用到的:

  • 数据段:静态内存空间,其中数据的总大小和初始值在编译时确定,数据在整个程序运行时一直存在。
  • 栈空间:自动内存空间,其中数据的大小在编译时确定,数据的分配和释放也由编译器在函数进入和退出时插入指令完成,数据生命周期和函数一样。
  • 堆空间:动态(手动)内存空间,其中数据的大小和初始值在运行时确定,数据生命周期不定。

但是有个问题:栈空间和堆空间的大小初始值有多大呢?最大有多大?

看一个命令ulimit(或limit):

> ulimit -a
-t: cpu time (seconds)         unlimited
-f: file size (blocks)         unlimited
-d: data seg size (kbytes)     unlimited
-s: stack size (kbytes)        8192
-c: core file size (blocks)    0
-m: resident set size (kbytes) unlimited
-u: processes                  91570
-n: file descriptors           1024
-l: locked-in-memory size (kb) unlimited
-v: address space (kb)         unlimited
-x: file locks                 unlimited
-i: pending signals            91570
-q: bytes in POSIX msg queues  819200
-e: max nice                   30
-r: max rt priority            99
-N 15:                         unlimited

这个命令输出一个栈限制:stack size (kbytes) 8192。 这说明Linux默认的用户栈空间的大小是8MB(软限制)。测试一下:

int main(int argc, char *argv[])
{
    char a[8192 * 1024];
}

程序在8185*1024时还能正常,在8186*1024就产生了segmentation fault, 可能包含几KB的栈信息数据。这说明程序的栈空间确实是8MB,并且可以使用ulimit 命令临时改变当前shell下执行程序的栈空间。

那操作系统能给栈空间的最大值(硬限制)是多少呢?这应该就要看用户空间线性地址的分配, 记得Linux中栈空间的起始地址和堆空间的起始地址是固定的,并向对方方向增长, 那么栈空间和堆空间最大值总和应该就是这两个固定地址直接的内存大小。

对于堆空间来说,默认是没有软限制的,只依赖硬限制。



来源:http://www.findfunaax.com/notes/file/141

堆地址空间栈空间存在多方面的区别: ### 管理方式 栈由编译器自动管理,无需程序员手工控制;而堆的分配释放由程序员负责,例如使用`new`分配堆内存,使用`delete`释放堆内存,使用`malloc`分配堆内存,使用`free`释放堆内存[^3][^5]。 ### 空间大小 在Windows下,栈是一块连续的内存区域,栈顶地址最大容量系统预先规定好,能获得的空间较小;堆是不连续的内存区域,大小受限于计算机系统的有效虚拟内存空间,获得的空间比较灵活且较大,堆空间理论上有几G的空间[^1][^2]。 ### 内存碎片 由于大量`malloc()/free()`或`new/delete`的使用,堆容易造成大量的内存碎片;栈是先进后出的队列,不会产生内存碎片[^3]。 ### 生长方向 栈是向低地址扩展的数据结构,生长方向向下;堆是向高地址扩展的数据结构,生长方向向上,但后申请的内存空间不一定在先申请的内存空间后面,因为堆内存块是动态分配的[^1][^2]。 ### 分配方式 栈可以是静态分配动态分配,不过栈的动态分配由编译器释放;堆则是动态分配,由程序员手动控制释放[^3]。 ### 缓存级别 栈使用一级缓存,通常在被调用时处于存储空间中,调用完毕立即释放;堆存放在二级缓存中,生命周期由虚拟机的垃圾回收算法决定,调用对象的速度相对较低[^3]。 ### 分配效率 栈是机器系统提供的数据结构,计算机底层对栈提供支持,有专门寄存器存放栈地址,压栈出栈有专门指令,效率较高;堆由C/C++函数库提供,分配时需按一定算法搜索可用空间,可能调用系统功能增加程序数据段内存空间,效率较低[^3]。 以下是一个简单的C++代码示例,展示栈堆的使用: ```cpp #include <iostream> int main() { // 栈上分配内存 int stackVar = 10; std::cout << "Stack variable value: " << stackVar << std::endl; // 堆上分配内存 int* heapVar = new int(20); std::cout << "Heap variable value: " << *heapVar << std::endl; // 释放堆上的内存 delete heapVar; return 0; } ```
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值