iOS資料存放區類型 及 堆(heap)和棧(stack)

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iOS資料存放區類型 及 堆(heap)和棧(stack)

 

一般認為在c中分為這幾個儲存區：

1棧 --  由編譯器自動分配釋放。
2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。
3全域區（靜態儲存區）-- 全域變數和靜態變數的儲存是放在一塊地區，程式退出後自動釋放 。全域區又分為全域初始化區和全域未初始化區。初始化的全域變數和靜態變數存放在全域初始化區，未初始化的全域變數和未初始化的靜態變數存放在相鄰的另一塊地區。

4常量區-- 專門放數字/字元常量的地方， 程式退出後自動釋放 。

在函數體中定義的自動變數通常是在棧上，

用malloc,calloc, realloc等分配記憶體的函數分配得到的就是在堆上。

加了static修飾符後不管在哪裡都存放在全域區（靜態儲存區）。

在所有函數體外定義的是全域變數，儲存在全域區（靜態儲存區），在整個C程式所有源檔案中通過extern聲明後都可用。

在所有函數體外定義的static全域變數儲存在全域區（靜態儲存區），只在該檔案中有效，不能extern聲明到別的檔案用。

在函數體內定義的static靜態變數儲存在全域區（靜態儲存區），表示只在該函數體內有效，但是其生命週期卻變為和整個程式同生同死。

另外，函數中的"adgfdf"這樣的字串存放在常量區。 

代碼: 
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\0在常量區，p3在棧上。 
static int c = 0； //全域（靜態）初始化區 
p1 = (char *)malloc(10);   //分配得來的10 位元組的地區就在堆區。 
p2 = (char *)malloc(20);  //分配得來的 20位元組的地區就在堆區。 
strcpy(p1, "123456");   //123456\0放在常量區，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"最佳化成一塊。 
} 


函數調用時會在棧上有一系列的保留現場及傳遞參數的操作。 棧的空間大小有限定，VC的預設是2M。棧不夠用的情況一般是程式中分配了大量數組和遞迴函式層次太 深。有一點必須知道，當一個函數調用完返回後它會釋放該函數中所有的棧空間。棧是由編譯器自動管理的，不用你操心。 

堆是動態分配記憶體的，並且你可以分配使用很大的記憶體。但是用不好會產生記憶體流失。 並且頻繁地malloc和free會產生記憶體片段（有點類似磁碟片段），因為c分配動態記憶體時是尋找匹配的記憶體的。而使用棧則不會產生片段。

 
一般大家說的堆棧和棧是一樣的，就是棧(stack)，而說堆時才是堆heap。在棧上存取資料比通過指標在堆上存取資料快些。 棧是先入後出的，一般是由高地址向低地址生長。 


堆(heap)和棧(stack)是C/C++編程不可避免會碰到的兩個基本概念。

棧是機器系統提供的資料結構，而堆則是C/C++函數庫提供的。 
具體地說，現代電腦(串列執行機制)，都直接在代碼底層支援棧的資料結構。這體現在，有專門的寄存器指向棧所在的地址，有專門的機器指令完成資料入棧出棧的操作。 
這種機制的特點是效率高，支援的資料有限，一般是整數，指標，浮點數等系統直接支援的資料類型，並不直接支援其他的資料結構。因為棧的這種特點，對棧的使用在程式中是非常頻繁的。

 C/C++中的自動變數是直接利用棧的例子，這也就是為什麼當函數返回時，該函數的自動變數自動失效的原因。 

和棧不同，堆的資料結構並不是由系統(無論是機器系統還是作業系統)支援的，而是由函數庫提供的。 
基本的malloc/realloc/free函數維護了一套內部的堆資料結構。當程式使用這些函數去獲得新的記憶體空間時，這套函數首先試圖從內部堆中尋找可用的記憶體空間，如果沒有可以使用的記憶體空間，則試圖利用系統調用來動態增加程式資料區段的記憶體大小，新分配得到的空間首先被組織進內部堆中去，然後再以適當的形式返回給調用者。當程式釋放分配的記憶體空間時，這片記憶體空間被返回內部堆結構中，可能會被適當的處理(比如和其他空閑空間合并成更大的空閑空間)，以更適合下一次記憶體配置申請。這套複雜的分配機制實際上相當於一個記憶體配置的緩衝池(Cache)，使用這套機制有如下若干原因： 

1. 系統調用可能不支援任意大小的記憶體配置。有些系統的系統調用只支援固定大小及其倍數的記憶體請求(按頁分配)；這樣的話對於大量的小記憶體分類來說會造成浪費。 

2. 系統調用申請記憶體可能是代價昂貴的。系統調用可能涉及使用者態和核心態的轉換。 

3. 沒有管理的記憶體配置在大量複雜記憶體的分配釋放操作下很容易造成記憶體片段。 

堆和棧的對比 

從以上知識可知，棧是系統提供的功能，特點是快速高效，缺點是有限制，資料不靈活；而棧是函數庫提供的功能，特點是靈活方便，資料適應面廣泛，但是效率有一定降低。

 

棧是系統資料結構，對於進程/線程是唯一的；堆是函數庫內部資料結構，不一定唯一。不同堆分配的記憶體無法互相操作。棧空間 
分靜態分配和動態分配兩種。靜態分配是編譯器完成的，比如自動變數(auto)的分配。動態分配由alloca函數完成。棧的動態分配無需釋放(是自動的)，也就沒有釋放函數。為可移植的程式起見，棧的 
動態分配操作是不被鼓勵的！

 

堆空間的分配總是動態，雖然程式結束時所有的資料空間都會被釋放回系統，但是精確的申請記憶體/釋放記憶體匹配是良好程式的基本要素。

 

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