轉：電腦中棧區，堆區，靜態儲存區，文字常量儲存區，代碼區的詳細解釋

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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（資料結構中的堆是用數組類比的），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

int a = 0; 全域初始化區

char *p1; 全域未初始化區

main()

{

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。

}

 

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。

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。其操作方式類似於資料結構中的棧。

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。

    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 = "Hellow Word"；是在編譯時間就確定的；

棧：char s1[] = "Hellow 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。

 

在C++中，記憶體分成5個區，他們分別是堆、棧、自由儲存區、全域/靜態儲存區和常量儲存區。 棧，就是那些由編譯器在需要的時候分配，在不需要的時候自動清楚的變數的儲存區。裡面的變數通常是局部變數、函數參數等。 堆，就是那些由new分配的記憶體塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應用程式去控制，一般一個new就要對應一個delete。如果程式員沒有釋放掉，那麼在程式結束後，作業系統會自動回收。 自由儲存區，就是那些由malloc等分配的記憶體塊，他和堆是十分相似的，不過它是用free來結束自己的生命的。 全域/靜態儲存區，全域變數和靜態變數被分配到同一塊記憶體中，在以前的C語言中，全域變數又分為初始化的和未初始化的，在C++裡面沒有這個區分了，他們共同佔用同一塊記憶體區。 常量儲存區，這是一塊比較特殊的儲存區，他們裡面存放的是常量，不允許修改（當然，你要通過非正當手段也可以修改，而且方法很多）

CONST

C中CONST的使用：

const是一個C語言的關鍵字，它限定一個變數不允許被改變。使用const在一定程度上可以提高程式的健壯性，另外，在觀看別人代碼的時候，清晰理解const所起的作用，對理解對方的程式也有一些協助。

雖然這聽起來很簡單，但實際上，const的使用也是c語言中一個比較微妙的地方，微妙在何處呢？請看下面幾個問題。

 

問題：const變數 和 常量

為什麼我象下面的例子一樣用一個const變數來初始化數組，ANSI C的編譯器會報告一個錯誤呢？

const int n = 5;

int a[n];

答案與分析:

1）、這個問題討論的是“常量”與“唯讀變數”的區別。常量肯定是唯讀，例如5， “abc”，等，肯定是唯讀，因為程式中根本沒有地方存放它的值，當然也就不能夠去修改它。而“唯讀變數”則是在記憶體中開闢一個地方來存放它的值，只不過這個值由編譯器限定不允許被修改。C語言關鍵字const就是用來限定一個變數不允許被改變的修飾符（Qualifier）。上述代碼中變數n被修飾為唯讀變數，可惜再怎麼修飾也不是常量。而ANSI C規定數組定義時維度必須是“常量”，“唯讀變數”也是不可以的。

2)、注意：在ANSI C中，這種寫法是錯誤的，因為數組的大小應該是個常量，而const int n,n只是一個變數（常量!= 不可變的變數，但在標準C++中，這樣定義的是一個常量，這種寫法是對的），實際上，根據編譯過程及記憶體配置來看，這種用法本來就應該是合理的，只是 ANSI C對數組的規定限制了它。

3)、那麼，在ANSI C 語言中用什麼來定義常量呢？答案是enum類型和#define宏，這兩個都可以用來定義常量。

 

問題：const變數 和 const限定的內容

下面的代碼編譯器會報一個錯誤，請問，哪一個語句是錯誤的呢？

typedef char * pStr;

char string[4] = "abc";

const char *p1 = string;

const pStr p2 = string;

p1++;

p2++;

答案與分析：

問題出在p2++上。

1)、const使用的基本形式： const char m;

限定m不可變。

2)、替換1式中的m, const char *pm;

限定*pm不可變，當然pm是可變的，因此問題中p1++是對的。

3)、替換1式char, const newType m;

限定m不可變，問題中的charptr就是一種新類型，因此問題中p2不可變，p2++是錯誤的。

(在一本書上看過一種方法，將const從左往右移動，一直移動到遇見*為止，比如：const char *p1就是 char const *p1  ;  const pStr p2 就是 pStr const p2。那麼const修飾限定的就是它之前的類型，所以const char *p1中p1沒有被限制可以自增，p1指向的內容char被限制不能修改，const pStr p2中pStr被限制不能修改即p2本身不能被修改，因為可以將const pStr p2理解為char * const p2，pStr作為一個整體是typedef定義出來的一種新類型的別名。const pStr p2的含義是：限定資料類型為char *的變數p2為唯讀，因此p2++錯誤。）。

 關於typedef的用法參考部落格：http://www.cnblogs.com/csyisong/archive/2009/01/09/1372363.html

 

問題：const變數 和 字串常量

請問下面的代碼有什麼問題？

char *p = "i‘m hungry!";

p[0]= ‘I‘;

答案與分析：

上面的代碼可能會造成記憶體的非法寫操作。分析如下， “i‘m hungry”實質上是字串常量，而常量往往被編譯器放在唯讀記憶體區，不可寫。p初始指向這個唯讀記憶體區，而p[0] = ‘I‘則企圖去寫這個地方，編譯器當然不會答應。

問題：const變數 和 字串常量 2

請問char a[3] = "abc" 合法嗎？使用它有什麼隱患？

答案與分析：

在標準C中這是合法的，但是它的生存環境非常狹小；它定義一個大小為3的數組，初始化為“abc”，，注意，它沒有通常的字串終止符‘\0‘，因此這個數組只是看起來像C語言中的字串，實質上卻不是，因此所有對字串進行處理的函數，比如strcpy、printf等，都不能夠被使用在這個假字串上。

問題5：const 和 指標

型別宣告中const用來修飾一個常量，有如下兩種寫法，那麼，請問，下面分別用const限定不可變的內容是什麼?  見上文中紅色文字提到的方法即可。

1)、const在前面

const int nValue； //nValue是const

const char *pContent; //*pContent是const, pContent可變

const (char *) pContent;//pContent是const, *pContent可變

char* const pContent; //pContent是const, *pContent可變

const char* const pContent; //pContent和*pContent都是const

2)、const在後面，與上面的聲明對等

int const nValue； // nValue是const

char const * pContent;// *pContent是const, pContent可變

(char *) const pContent;//pContent是const, *pContent可變

char* const pContent;// pContent是const, *pContent可變

char const* const pContent;// pContent和*pContent都是const

答案與分析：

const和指標一起使用是C語言中一個很常見的困惑之處，在實際開發中，特別是在看別人代碼的時候，常常會因為這樣而不好判斷作者的意圖，下面講一下我的判斷原則（參考上文提到的方法更加通俗易懂）：

沿著*號劃一條線，如果const位於*的左側，則const就是用來修飾指標所指向的變數，即指標指向為常量；如果const位於*的右側，const就是修飾指標本身，即指標本身是常量。你可以根據這個規則來看上面聲明的實際意義，相信定會一目瞭然。

另外，需要注意：對於const (char *) ; 因為char *是一個整體，相當於一個類型(如 char)，因此，這是限定指標是const。

 杜思波 湖南 永州 2012

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