堆棧詳解（數據與內存中的存儲方式）

一個由C/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分

1、棧區（stack）：由編譯器自動分配釋放，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。

2、堆區（heap） ：一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結束時可能由OS回收 。注malloc,calloc,new申請的內存均位於此區。

3、全局區（靜態區）（static）：全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。程序結束后由系統釋放。

4、文字常量區 ：常量字符串就是放在這里的。程序結束后由系統釋放。

5、程序代碼區：存放函數體的二進制代碼。

 

 

大小端模式

如果將一個32位的整數0x12345678存放到一個整型變量（int）中，這個整型變量采用大端或者小端模式在內存中的存儲由下表所示。為簡單起見，本文使用OP0表示一個32位數據的最高字節MSB（Most Significant Byte），使用OP3表示一個32位數據最低字節LSB（Least Significant Byte）。 

地址偏移	大端模式	小端模式
0x00	12（OP0）	78（OP3）
0x01	34（OP1）	56（OP2）
0x02	56（OP2）	34（OP1）
0x03	78（OP3）	12（OP0）

小端：較高的有效字節存放在較高的的存儲器地址，較低的有效字節存放在較低的存儲器地址。

大端：較高的有效字節存放在較低的存儲器地址，較低的有效字節存放在較高的存儲器地址。

 

union 和 struct 在堆和棧的存儲（以小端模式為例）

 union UnionName

{

    int i;

    char c;

};

 

struct StructName

{

    char c;

    int i;

};

 

s為StructName的實例，其中c='a' and i=1;

 

u為UnionName的實例，其中 i=1;

 

s,u在棧或者堆中的存儲如下圖所示。

 

 

內存補齊

 現代計算機中內存空間都是按照byte划分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，但實際情況是在訪問特定類型變量的時候經常在特定的內存地址訪問，這就需要各種類型數據按照一定的規則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。
    對齊的作用和原因：各個硬件平台對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平台對某些特定類型的數據只能從某些特定地址開始存取。比如有些架構的CPU在訪問 一個沒有進行對齊的變量的時候會發生錯誤,那么在這種架構下編程必須保證字節對齊.其他平台可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平台要求對數據存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。比如有些平台每次讀都是從偶地址開始，如果一個int型（假設為32位系統）如果存放在偶地址開始的地方，那么一個讀周期就可以讀出這32bit，而如果存放在奇地址開始的地方，就需要2個讀周期，並對兩次讀出的結果的高低字節進行拼湊才能得到該32bit數據。顯然在讀取效率上下降很多。

 

對齊方式（變量存放的起始地址相對於結構的起始地址的偏移量） 
char 
偏移量必須為sizeof(char)即1的倍數 
int 
偏移量必須為sizeof(int)即4的倍數 
float 
偏移量必須為sizeof(float)即4的倍數 
double 
偏移量必須為sizeof(double)即8的倍數 
short 
偏移量必須為sizeof(short)即2的倍數 
各成員變量在存放的時候根據在結構中出現的順序依次申請空間，同時按照上面的對齊方式調整位置，空缺的字節VC會自動填充。同時VC為了確保結構的大小為結構的字節邊界數（即該結構中占用最大空間的類型所占用的字節數）的倍數，所以在為最后一個成員變量申請空間后，還會根據需要自動填充空缺的字節。