内存分配方式

时间:2021-11-03 02:21:53

操作系统复习 内存的深入理解

内存构成

程序代码区—存放函数体的二进制代码。

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。

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。

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,分配方式类似链表。

 

内存分配方式

从静态存储区域分配 内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static变量。 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。

在栈上创建 在执行函数时,函数的参数值,内局部变量的存储单元都可以在栈上创建。函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。

从堆上分配,亦称动态内存分配 程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由程序员决定,使用非常灵活,但问题也最多。

int a = 0; //静态存储区(初始化区域) 

char *p1; //静态存储区(未初始化区域)

void example()

{

int b; //栈

char s[] = "abc";//栈

char *p2; //栈

static int c =0;//静态存储区(初始化区域)

p1 = (char *)malloc(10);

p2 = (char *)malloc(20);//分配得来的10和20字节的区域就在堆上

}

  

堆和栈的区别

申请方式

: 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

: 需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数 如p1 = (char *)malloc(10); 在C++中用new运算符 如p2 = new char[10];

申请后系统的响应

: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。

: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。

申请大小的限制  

: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,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。堆获得的空间比较灵活,也比较大。

申请效率的比较

栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

堆:是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.

 

几种分配方式的内存生命期

静态分配的区域的生命期是整个软件运行期,就是说从软件运行开始到软件终止退出。只有软件终止运行后,这块内存才会被系统回收。

在栈中分配的空间的生命期与这个变量所在的函数、类和Block(即由{}括起来的部分)相关。如果是函数中定义的局部变量,那么它的生命期就是函数被调用时,如果函数运行结束,那么这块内存就会被回收。如果是类中的成员变量,则它的生命期与类实例的生命期相同。如果在Block中定义的局部变量,则它的生命期仅在Block内。

在堆上分配的内存,生命期是从调用new或者malloc开始,到调用delete或者free结束。如果不调用delete或者free,则这块空间只有到软件运行结束后才会被Windows系统回收。