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C++堆栈与函数调用
一、C++程序内存分配
1)在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都在栈上创建,函数结束是,这些存储单元自动被释放。栈内存的分配运算内置于处理器的指令集中,一般采用寄存器来存取,效率很高但是分配的内存容量有限。
2)从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行时malloc或new任意多的内存,程序员自己负责在何时用free和Delete来释放内存。动态内存的生存周期由程序员自己决定,使用非常灵活。
3)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。
4)文字常量分配在文字常量区,程序结束后由系统释放。
5)程序代码区。
下面举个例子:
1 #include<string.h> 2 #include<stdlib.h> 3 int a=0; //全局初始化区 4 char *p1; //全局未初始化区 5 int main() 6 { 7 int b; //栈 8 char s[]="abc";//栈 9 char *p2; //栈10 char *p3="12345"; //12345\0在常量区,p3在栈上11 static int c=0; //全局(静态)初始化区12 p1=(char *)malloc(10);13 p2=(char *)malloc(20); //分配得来的10和20个字节在堆上14 strcpy(p1,"12345"); //12345\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的“12345”优化成一个地方15 return 0;16 }
二、三种内存对象的比较
栈对象的优势是在适当的时间自动生成,又在适当的时间自动销毁,不需要程序员操心;而栈对象的创建速度一般较堆对象快,因为分配堆对象时,会调用operate new操作,operate new操作会采用某种内存空间搜索算法,而这个搜索过程可能是很浪费时间的,产生栈对象没有这么麻烦,它仅仅需要移动栈顶指针就行了。但是,要注意的是,通常栈空间容量比较小,一般是1MB~2MB,所以体积比较大的对象不适合在栈中分配。特别要注意在递归函数中最好不要使用栈对象,因为随着递归调用深度的增加,所需要的栈空间也会线性增加,当所需栈空间不够时,便会导致栈溢出,这样就会产生运行时错误。
堆对象创建和销毁都要程序员负责,所以,如果处理不好,就会发生内存问题。如果分配了堆对象却忘记了释放就会产生内存泄露;如果已经释放了对象,却没有将相应的指针置为NULL,该指针就是所谓的“悬挂指针”,再度调用此指针就会出现非法访问,严重时导致程序崩溃。但是高效地使用堆对象也可以大大提高代码质量。比如我们需要创建一个大对象,且需要被多个函数访问,那么这个时候创建一个堆对象无疑是良好的选择,因为我们通过在各个函数之间传递这个堆对象的指针,便可以实现对该对象的共享,相比整个对象的传递,大大降低了对象的拷贝时间。另外,相比于栈空间,堆的容量要大的多,甚至在物理内存不够时,如果这时还需要创建新的堆对象,通常不会产生运行是错误,而是系统会使用虚拟内存来扩展实际的物理内存。
静态存储区。所有的全局对象、静态对象都在静态存储区分配。全局对象时在main()函数执行之前就分配好了的。其实,在main函数的显示代码之前,会调用一个由编译器生成的_main()函数,而_main()函数会进行所有全局对象的构造和初始化工作。而在main()函数结束之前,会调用由编译器生成的exit函数,来释放所有的全局对象。
比如下面的代码:
void main()
{
//显式代码
}
实际上被转化成这样
void main()
{
_main(); //隐式代码,由编译器产生,用于构造所有全局对象
... ...; //显式代码
exit(); //隐式代码,由编译器产生,用于释放所有全局对象
}
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