C++中棧區 堆區 常量區

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C++中棧區 堆區 常量區（由一道面試題目而學習）2009-04-28 21:01

 

#include<iostream.h> void main() { char a[]="abc";棧  char b[]="abc";棧  char* c="abc";abc在常量區，c在棧上。 char* d="abc"; 編譯器可能會將它與c所指向的"abc"最佳化成一個地方。 const char e[]="abc";棧  const char f[]="abc";棧  cout << a << " " << b << " " << c << " " <<d << " " <<e << " " <<f <<endl; cout<<(a==b?1:0)<<endl<<(c==d?1:0)<<endl<<(e==f?1:0)<<endl; } 以上程式的輸出結果為  abc abc abc abc abc abc  0 1 0 以下內容轉自： http://hi.baidu.com/diewty/blog/item/3d2191f4e55fd5e77709d71b.html 一個由c/C++編譯的程式佔用的記憶體分為以下幾個部分  1、棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放函數的參數值，局部變數的值等。其操作方式類似於 資料結構中的棧。  2、堆區（heap） — 一般由程式員分配釋放， 若程式員不釋放，程式結束時可能由OS回收 。注意它與 資料結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於鏈表，呵呵。  3、全域區（靜態區）（static）—，全域變數和靜態變數的儲存是放在一塊的，初始化的全域變數和靜 態變數在一塊地區， 未初始化的全域變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊地區。 - 程式結束後有 系統釋放  4、文字常量區 —常量字串就是放在這裡的。 程式結束後由系統釋放  5、程式碼區—存放函數體的二進位代碼。 二、例子程式  這是一個前輩寫的，非常詳細  //main.cpp #include<iostream.h> #include<string.h> //#include<malloc.h>   //malloc的標頭檔可以為#include<malloc.h>也可以為#include<stdlib.h> #include<stdlib.h> int a = 0; 全域初始化區  char *p1; 全域未初始化區  main()  { const char* m = "123456"; int b; 棧  char s[] = "abc"; 棧  char *p2; 棧  char *p3 = "123456"; 123456在常量區，p3在棧上。  static int c =0； 全域（靜態）初始化區  p1 = (char *)malloc(10);  p2 = (char *)malloc(20);  分配得來得10和20位元組的地區就在堆區。  strcpy(p1, "123456"); 123456放在常量區，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"最佳化成一個地方。  cout<<(m == p3?1:0)<<endl;//結果為1 cout<<(p1 == p3?1:0)<<endl;//結果為0 cout<<p1<<" "<<p3<<" "<<endl;//結果為123456 123456 } 二、堆和棧的理論知識  2.1申請方式  stack:  由系統自動分配。 例如，聲明在函數中一個局部變數 int b; 系統自動在棧中為b開闢空間  heap:  需要程式員自己申請，並指明大小，在c中malloc函數  如p1 = (char *)malloc(10);  在C++中用new運算子  如p2 = (char *)malloc(10);  但是注意p1、p2本身是在棧中的。 2.2  申請後系統的響應  棧：只要棧的剩餘空間大於所申請空間，系統將為程式提供記憶體，否則將報異常提示棧溢出。  堆：首先應該知道作業系統有一個記錄空閑記憶體位址的鏈表，當系統收到程式的申請時，  會遍曆該鏈表，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閑結點鏈表中刪除，並將該 結點的空間分配給程式，另外，對於大多數系統，會在這塊記憶體空間中的首地址處記錄本次分配的大小， 這樣，代碼中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。另外，由於找到的堆結點的大小不一定正好等於 申請的大小，系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閑鏈表中。 2.3申請大小的限制  棧：在Windows下,棧是向低地址擴充的資料結構，是一塊連續的記憶體的地區。這句話的意思是棧頂的地址 和棧的最大容量是系統預先規定好的，在 WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是一個編譯時間 就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩餘空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小 。  堆：堆是向高地址擴充的資料結構，是不連續的記憶體地區。這是由於系統是用鏈表來儲存的空閑記憶體位址 的，自然是不連續的，而鏈表的遍曆方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於電腦系統中有效虛擬 記憶體。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。 2.4申請效率的比較：  棧由系統自動分配，速度較快。但程式員是無法控制的。  堆是由new分配的記憶體，一般速度比較慢，而且容易產生記憶體片段,不過用起來最方便.  另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配記憶體，他不是在堆，也不是在棧是直接在進程的 地址空間中保留一快記憶體，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。 2.5堆和棧中的儲存內容  棧： 在函數調用時，第一個進棧的是主函數中後的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的 地址，然後是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左入棧的，然後是函數中的局部變 量。注意靜態變數是不入棧的。  當本次函數調用結束後，局部變數先出棧，然後是參數，最後棧頂指標指向最開始存的地址，也就是主函 數中的下一條指令，程式由該點繼續運行。  堆：一般是在堆的頭部用一個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程式員安排。 2.6存取效率的比較 char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";  char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";  aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的；  而bbbbbbbbbbb是在編譯時間就確定的；  但是，在以後的存取中，在棧上的數組比指標所指向的字串(例如堆)快。  比如：  #include  void main()  {  char a = 1;  char c[] = "1234567890";  char *p ="1234567890";  a = c[1];  a = p[1];  return;  }  對應的彙編代碼  10: a = c[1];  00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]  0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl  11: a = p[1];  0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]  00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]  00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al  第一種在讀取時直接就把字串中的元素讀到寄存器cl中，而第二種則要先把指標值讀到edx中，在根據 edx讀取字元，顯然慢了。 2.7小結：  堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出：  使用棧就象我們去飯館裡吃飯，只管點菜（發出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會切 菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自由度小。  使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。 1、記憶體配置方面：     堆：一般由程式員分配釋放， 若程式員不釋放，程式結束時可能由OS回收 。注意它與資料結構中的 堆是兩回事，分配方式是類似於鏈表。可能用到的關鍵字如下：new、malloc、delete、free等等。     棧：由編譯器(Compiler)自動分配釋放，存放函數的參數值，局部變數的值等。其操作方式類似於數 據結構中的棧。 2、申請方式方面：     堆：需要程式員自己申請，並指明大小。在c中malloc函數如p1 = (char *)malloc(10)；在C++中用 new運算子，但是注意p1、p2本身是在棧中的。因為他們還是可以認為是局部變數。     棧：由系統自動分配。 例如，聲明在函數中一個局部變數 int b；系統自動在棧中為b開闢空間。 3、系統回應程式面：     堆：作業系統有一個記錄空閑記憶體位址的鏈表，當系統收到程式的申請時，會遍曆該鏈表，尋找第一 個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閑結點鏈表中刪除，並將該結點的空間分配給程式， 另外，對於大多數系統，會在這塊記憶體空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣代碼中的delete語句 才能正確的釋放本記憶體空間。另外由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小，系統會自動的將 多餘的那部分重新放入空閑鏈表中。     棧：只要棧的剩餘空間大於所申請空間，系統將為程式提供記憶體，否則將報異常提示棧溢出。 4、大小限制方面：     堆：是向高地址擴充的資料結構，是不連續的記憶體地區。這是由於系統是用鏈表來儲存的空閑記憶體地 址的，自然是不連續的，而鏈表的遍曆方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於電腦系統中有效虛 擬記憶體。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。     棧：在Windows下, 棧是向低地址擴充的資料結構，是一塊連續的記憶體的地區。這句話的意思是棧頂 的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在WINDOWS下，棧的大小是固定的（是一個編譯時間就確定的 常數），如果申請的空間超過棧的剩餘空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。 5、效率方面：     堆：是由new分配的記憶體，一般速度比較慢，而且容易產生記憶體片段，不過用起來最方便，另外，在 WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配記憶體，他不是在堆，也不是在棧是直接在進程的地址空間 中保留一快記憶體，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。     棧：由系統自動分配，速度較快。但程式員是無法控制的。 6、存放內容方面：     堆：一般是在堆的頭部用一個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程式員安排。     棧：在函數調用時第一個進棧的是主函數中後的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的 地址然後是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左入棧，然後是函數中的局部變數。 注意: 靜態變數是不入棧的。當本次函數調用結束後，局部變數先出棧，然後是參數，最後棧頂指標指向 最開始存的地址，也就是主函數中的下一條指令，程式由該點繼續運行。 7、存取效率方面：     堆：char *s1 = "Hello Word"；是在編譯時間就確定的；     棧：char s1[] = "Hello Word"； 是在運行時賦值的；用數組比用指標速度要快一些，因為指標在 底層彙編中需要用edx寄存器中轉一下，而數組在棧上直接讀取。

完