C++的棧空間和堆空間


https://www.csdn.net/gather_2b/NtDaIg5sMTktYmxvZwO0O0OO0O0O.html

一直都把堆棧放一起,所以很多人會誤以為他們的組合是一個詞語,就像“衣服”一樣簡單,其實不然,今天在下就將最近學習總結的一些與大家分享。 
     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的棧。
      2、堆區(heap):一般是由程序員分配釋放,若程序員不釋放的話,程序結束時可能由OS回收,值得注意的是他與數據結構的堆是兩回事,分配方式倒是類似於數據結構的鏈表。
     3、全局區(static):也叫靜態數據內存空間,存儲全局變量和靜態變量,全局變量和靜態變量的存儲是放一塊的,初始化的全局變量和靜態變量放一塊區域,沒有初始化的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,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。
    堆和棧的區別:
      一、由以上綜述就可以得知,他們程序的內存分配方式不同。
      二、申請和響應不同:
     1、申請方式:stack由系統自動分配,heap需要程序員自己申請,C中用函數malloc分配空間,用free釋放,C++用new分配,用delete釋放。
     2、申請后系統的響應:
      棧:只要棧的剩余空間大於所申請的空間,體統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。
      堆:首先應該知道操作系統有一個記錄內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大於所申請的空間的堆結點,然后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序。另外,對於大多數系統,會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣代碼中的delete或free語句就能夠正確的釋放本內存空間。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,系統會將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。
     三、 申請的大小限制不同:
     棧:在windows下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存區域,棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,能從棧獲得的空間較小。
    堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域,這是由於系統是由鏈表在存儲空閑內存地址,自然堆就是不連續的內存區域,且鏈表的遍歷也是從低地址向高地址遍歷的,堆得大小受限於計算機系統的有效虛擬內存空間,由此空間,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。
     四、申請的效率不同:
     棧:棧由系統自動分配,速度快,但是程序員無法控制。
     堆:堆是有程序員自己分配,速度較慢,容易產生碎片,不過用起來方便。
     五、堆和棧的存儲內容不同:
     棧:在函數調用時,第一個進棧的是主函數中函數調用后的下一條指令的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是從右往左入棧的,當本次函數調用結束后,局部變量先出棧,然后是參數,最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令。
     堆:一般是在堆得頭部用一個字節存放堆得大小,具體內容由程序員安排。
 
2017-09-20 11:36:42 capecape 閱讀數 913

【轉載】http://www.cppblog.com/oosky/archive/2006/01/21/2958.html
非本人作也!因非常經典,所以收歸旗下,與眾人閱之!原作者不祥!


一直對堆棧空間的存儲問題不是很理解,這個眾人皆評論很經典,先轉載過來慢慢看,原文排版太亂,有空再把原文排版修改一下。


一、預備知識—程序的內存分配

1.1 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 。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鏈表,呵呵。

  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。程序結束后有系統釋放

  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。

1.2 例子程序

這是一個前輩寫的,非常詳細 :

//main.cpp int a = 0; //全局初始化區 char *p1; //全局未初始化區 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; //全局(靜態)初始化區 p1 = (char *)malloc(10); p2 = (char *)malloc(20); //分配得來得10和20字節的區域就在堆區。 strcpy(p1, "123456"); //123456\0放在常量區,編譯器可能會將它與p1所指向的"123456"優化成一個地方。 } 

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量 int b; 系統自動在棧中為b開辟空間 
    
  • heap:

      需要程序員自己申請,並指明大小,在c中malloc函數 
      如p1 = (char *)malloc(10); 
    
      在C++中用new運算符 
      如p2 = (char *)malloc(10); 
      但是注意p1、p2本身是在棧中的。 
    

2.2 申請后系統的響應

  • 棧:只要棧的剩余空間大於所申請空間,系統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。

  • 堆:首先應該知道操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時, 會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然后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序,另外,對於大多數系統,會在這塊內存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內存空間。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,系統會自動的將多余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,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。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,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩余空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。

  • 堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。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。但程序員是無法控制的。

  • 堆:是由new分配的內存,一般速度比較慢,而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便。另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內存,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內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。

2.5堆和棧中的存儲內容

  • 棧: 在函數調用時,第一個進棧的是主函數中后的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然后是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。
    當本次函數調用結束后,局部變量先出棧,然后是參數,最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續運行。

  • 堆:一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。

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是在編譯時就確定的;  //但是,在以后的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字符串(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; }  //對應的匯編代碼 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符串中的元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指針值讀到edx中,在根據edx讀取字符,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里吃飯,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、洗菜等准備工作和洗碗、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餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。


windows進程中的內存結構

在閱讀本文之前,如果你連堆棧是什么多不知道的話,請先閱讀文章后面的基礎知識。

接觸過編程的人都知道,高級語言都能通過變量名來訪問內存中的數據。那么這些變量在內存中是如何存放的呢?程序又是如何使用這些變量的呢?下面就會對此進行深入的討論。下文中的C語言代碼如沒有特別聲明,默認都使用VC編譯的release版。

首先,來了解一下 C 語言的變量是如何在內存分部的。C 語言有全局變量(Global)、本地變量(Local),靜態變量(Static)、寄存器變量(Regeister)。每種變量都有不同的分配方式。先來看下面這段代碼:

#include <stdio.h> int g1=0, g2=0, g3=0; int main() { static int s1=0, s2=0, s3=0; int v1=0, v2=0, v3=0; //打印出各個變量的內存地址 printf("0x%08x\n",&v1); //打印各本地變量的內存地址 printf("0x%08x\n",&v2); printf("0x%08x\n\n",&v3); printf("0x%08x\n",&g1); //打印各全局變量的內存地址 printf("0x%08x\n",&g2); printf("0x%08x\n\n",&g3); printf("0x%08x\n",&s1); //打印各靜態變量的內存地址 printf("0x%08x\n",&s2); printf("0x%08x\n\n",&s3); return 0; } //編譯后的執行結果是: 0x0012ff78 0x0012ff7c 0x0012ff80 0x004068d0 0x004068d4 0x004068d8 0x004068dc 0x004068e0 0x004068e4 

輸出的結果就是變量的內存地址。其中v1,v2,v3是本地變量,g1,g2,g3是全局變量,s1,s2,s3是靜態變量。你可以看到這些變量在內存是連續分布的,但是本地變量和全局變量分配的內存地址差了十萬八千里,而全局變量和靜態變量分配的內存是連續的。這是因為本地變量和全局/靜態變量是分配在不同類型的內存區域中的結果。對於一個進程的內存空間而言,可以在邏輯上分成3個部份:代碼區,靜態數據區和動態數據區。動態數據區一般就是“堆棧”。“棧(stack)”和“堆(heap)”是兩種不同的動態數據區,棧是一種線性結構,堆是一種鏈式結構。進程的每個線程都有私有的“棧”,所以每個線程雖然代碼一樣,但本地變量的數據都是互不干擾。一個堆棧可以通過“基地址”和“棧頂”地址來描述。全局變量和靜態變量分配在靜態數據區,本地變量分配在動態數據區,即堆棧中。程序通過堆棧的基地址和偏移量來訪問本地變量。 


├———————┤低端內存區域 
│ …… │ 
├———————┤ 
│ 動態數據區 │ 
├———————┤ 
│ …… │ 
├———————┤ 
│ 代碼區 │ 
├———————┤ 
│ 靜態數據區 │ 
├———————┤ 
│ …… │ 
├———————┤高端內存區域 


堆棧是一個先進后出的數據結構,棧頂地址總是小於等於棧的基地址。我們可以先了解一下函數調用的過程,以便對堆棧在程序中的作用有更深入的了解。不同的語言有不同的函數調用規定,這些因素有參數的壓入規則和堆棧的平衡。windows API的調用規則和ANSI C的函數調用規則是不一樣的,前者由被調函數調整堆棧,后者由調用者調整堆棧。兩者通過“__stdcall”和“__cdecl”前綴區分。先看下面這段代碼: 

#include <stdio.h> void __stdcall func(int param1,int param2,int param3) { int var1=param1; int var2=param2; int var3=param3; printf("0x%08x\n",¶m1); //打印出各個變量的內存地址 printf("0x%08x\n",¶m2); printf("0x%08x\n\n",¶m3); printf("0x%08x\n",&var1); printf("0x%08x\n",&var2); printf("0x%08x\n\n",&var3); return; } int main() { func(1,2,3); return 0; } //編譯后的執行結果是: 0x0012ff78 0x0012ff7c 0x0012ff80 0x0012ff68 0x0012ff6c 0x0012ff70 


├———————┤<—函數執行時的棧頂(ESP)、低端內存區域 
│ …… │ 
├———————┤ 
│ var 1 │ 
├———————┤ 
│ var 2 │ 
├———————┤ 
│ var 3 │ 
├———————┤ 
│ RET │ 
├———————┤<—“__cdecl”函數返回后的棧頂(ESP) 
│ parameter 1 │ 
├———————┤ 
│ parameter 2 │ 
├———————┤ 
│ parameter 3 │ 
├———————┤<—“__stdcall”函數返回后的棧頂(ESP) 
│ …… │ 
├———————┤<—棧底(基地址 EBP)、高端內存區域 


上圖就是函數調用過程中堆棧的樣子了。首先,三個參數以從又到左的次序壓入堆棧,先壓“param3”,再壓“param2”,最后壓入“param1”;然后壓入函數的返回地址(RET),接着跳轉到函數地址接着執行(這里要補充一點,介紹UNIX下的緩沖溢出原理的文章中都提到在壓入RET后,繼續壓入當前EBP,然后用當前ESP代替EBP。然而,有一篇介紹windows下函數調用的文章中說,在windows下的函數調用也有這一步驟,但根據我的實際調試,並未發現這一步,這還可以從param3和var1之間只有4字節的間隙這點看出來);第三步,將棧頂(ESP)減去一個數,為本地變量分配內存空間,上例中是減去12字節(ESP=ESP-3*4,每個int變量占用4個字節);接着就初始化本地變量的內存空間。由於“__stdcall”調用由被調函數調整堆棧,所以在函數返回前要恢復堆棧,先回收本地變量占用的內存(ESP=ESP+3*4),然后取出返回地址,填入EIP寄存器,回收先前壓入參數占用的內存(ESP=ESP+3*4),繼續執行調用者的代碼。參見下列匯編代碼: 

;--------------func 函數的匯編代碼------------------- 

:00401000 83EC0C sub esp, 0000000C //創建本地變量的內存空間 :00401003 8B442410 mov eax, dword ptr [esp+10] :00401007 8B4C2414 mov ecx, dword ptr [esp+14] :0040100B 8B542418 mov edx, dword ptr [esp+18] :0040100F 89442400 mov dword ptr [esp], eax :00401013 8D442410 lea eax, dword ptr [esp+10] :00401017 894C2404 mov dword ptr [esp+04], ecx ……………………(省略若干代碼) :00401075 83C43C add esp, 0000003C ;恢復堆棧,回收本地變量的內存空間 :00401078 C3 ret 000C ;函數返回,恢復參數占用的內存空間 ;如果是“__cdecl”的話,這里是“ret”,堆棧將由調用者恢復 ;-------------------函數結束------------------------- ;--------------主程序調用func函數的代碼-------------- :00401080 6A03 push 00000003 //壓入參數param3 :00401082 6A02 push 00000002 //壓入參數param2 :00401084 6A01 push 00000001 //壓入參數param1 :00401086 E875FFFFFF call 00401000 //調用func函數 ;如果是“__cdecl”的話,將在這里恢復堆棧,“add esp, 0000000C” 聰明的讀者看到這里,差不多就明白緩沖溢出的原理了。先來看下面的代碼: #include <stdio.h> #include <string.h> void __stdcall func() { char lpBuff[8]="\0"; strcat(lpBuff,"AAAAAAAAAAA"); return; } int main() { func(); return 0; } 

編譯后執行一下回怎么樣?哈,“”0x00414141”指令引用的”0x00000000”內存。該內存不能為”read”。”,“非法操作”嘍!”41”就是”A”的16進制的ASCII碼了,那明顯就是strcat這句出的問題了。”lpBuff”的大小只有8字節,算進結尾的\0,那strcat最多只能寫入7個”A”,但程序實際寫入了11個”A”外加1個\0。再來看看上面那幅圖,多出來的4個字節正好覆蓋了RET的所在的內存空間,導致函數返回到一個錯誤的內存地址,執行了錯誤的指令。如果能精心構造這個字符串,使它分成三部分,前一部份僅僅是填充的無意義數據以達到溢出的目的,接着是一個覆蓋RET的數據,緊接着是一段shellcode,那只要着個RET地址能指向這段shellcode的第一個指令,那函數返回時就能執行shellcode了。但是軟件的不同版本和不同的運行環境都可能影響這段shellcode在內存中的位置,那么要構造這個RET是十分困難的。一般都在RET和shellcode之間填充大量的NOP指令,使得exploit有更強的通用性。 


├———————┤<—低端內存區域 
│ …… │ 
├———————┤<—由exploit填入數據的開始 
│ │ 
│ buffer │<—填入無用的數據 
│ │ 
├———————┤ 
│ RET │<—指向shellcode,或NOP指令的范圍 
├———————┤ 
│ NOP │ 
│ …… │<—填入的NOP指令,是RET可指向的范圍 
│ NOP │ 
├———————┤ 
│ │ 
│ shellcode │ 
│ │ 
├———————┤<—由exploit填入數據的結束 
│ …… │ 
├———————┤<—高端內存區域 


windows下的動態數據除了可存放在棧中,還可以存放在堆中。了解C++的朋友都知道,C++可以使用new關鍵字來動態分配內存。來看下面的C++代碼: 

#include <stdio.h> #include <iostream.h> #include <windows.h> void func() { char *buffer=new char[128]; char bufflocal[128]; static char buffstatic[128]; printf("0x%08x\n",buffer); //打印堆中變量的內存地址 printf("0x%08x\n",bufflocal); //打印本地變量的內存地址 printf("0x%08x\n",buffstatic); //打印靜態變量的內存地址 } void main() { func(); return; } 程序執行結果為: 0x004107d0 0x0012ff04 0x004068c0 

可以發現用new關鍵字分配的內存即不在棧中,也不在靜態數據區。VC編譯器是通過windows下的“堆(heap)”來實現new關鍵字的內存動態分配。在講“堆”之前,先來了解一下和“堆”有關的幾個API函數: 

HeapAlloc  在堆中申請內存空間 
HeapCreate  創建一個新的堆對象 
HeapDestroy  銷毀一個堆對象 
HeapFree  釋放申請的內存 
HeapWalk  枚舉堆對象的所有內存塊 
GetProcessHeap  取得進程的默認堆對象 
GetProcessHeaps  取得進程所有的堆對象 
LocalAlloc 
GlobalAlloc 

當進程初始化時,系統會自動為進程創建一個默認堆,這個堆默認所占內存的大小為1M。堆對象由系統進行管理,它在內存中以鏈式結構存在。通過下面的代碼可以通過堆動態申請內存空間: 

HANDLE hHeap=GetProcessHeap(); char *buff=HeapAlloc(hHeap,0,8); 

其中hHeap是堆對象的句柄,buff是指向申請的內存空間的地址。那這個hHeap究竟是什么呢?它的值有什么意義嗎?看看下面這段代碼吧: 

#pragma comment(linker,"/entry:main") //定義程序的入口 #include <windows.h> _CRTIMP int (__cdecl *printf)(const char *, ...); //定義STL函數printf /*--------------------------------------------------------------------------- 寫到這里,我們順便來復習一下前面所講的知識: (*注)printf函數是C語言的標准函數庫中函數,VC的標准函數庫由msvcrt.dll模塊實現。 由函數定義可見,printf的參數個數是可變的,函數內部無法預先知道調用者壓入的參數個數,函數只能通過分析第一個參數字符串的格式來獲得壓入參數的信息,由於這里參數的個數是動態的,所以必須由調用者來平衡堆棧,這里便使用了__cdecl調用規則。BTW,Windows系統的API函數基本上是__stdcall調用形式,只有一個API例外,那就是wsprintf,它使用__cdecl調用規則,同printf函數一樣,這是由於它的參數個數是可變的緣故。 ---------------------------------------------------------------------------*/ void main() { HANDLE hHeap=GetProcessHeap(); char *buff=HeapAlloc(hHeap,0,0x10); char *buff2=HeapAlloc(hHeap,0,0x10); HMODULE hMsvcrt=LoadLibrary("msvcrt.dll"); printf=(void *)GetProcAddress(hMsvcrt,"printf"); printf("0x%08x\n",hHeap); printf("0x%08x\n",buff); printf("0x%08x\n\n",buff2); } 執行結果為: 0x00130000 0x00133100 0x00133118 

hHeap的值怎么和那個buff的值那么接近呢?其實hHeap這個句柄就是指向HEAP首部的地址。在進程的用戶區存着一個叫PEB(進程環境塊)的結構,這個結構中存放着一些有關進程的重要信息,其中在PEB首地址偏移0x18處存放的ProcessHeap就是進程默認堆的地址,而偏移0x90處存放了指向進程所有堆的地址列表的指針。windows有很多API都使用進程的默認堆來存放動態數據,如windows 2000下的所有ANSI版本的函數都是在默認堆中申請內存來轉換ANSI字符串到Unicode字符串的。對一個堆的訪問是順序進行的,同一時刻只能有一個線程訪問堆中的數據,當多個線程同時有訪問要求時,只能排隊等待,這樣便造成程序執行效率下降。 

最后來說說內存中的數據對齊。所位數據對齊,是指數據所在的內存地址必須是該數據長度的整數倍,DWORD數據的內存起始地址能被4除盡,WORD數據的內存起始地址能被2除盡,x86 CPU能直接訪問對齊的數據,當他試圖訪問一個未對齊的數據時,會在內部進行一系列的調整,這些調整對於程序來說是透明的,但是會降低運行速度,所以編譯器在編譯程序時會盡量保證數據對齊。同樣一段代碼,我們來看看用VC、Dev-C++和lcc三個不同編譯器編譯出來的程序的執行結果: 

#include <stdio.h> int main() { int a; char b; int c; printf("0x%08x\n",&a); printf("0x%08x\n",&b); printf("0x%08x\n",&c); return 0; } 

這是用VC編譯后的執行結果:

0x0012ff7c 
0x0012ff7b 
0x0012ff80 

變量在內存中的順序:b(1字節)-a(4字節)-c(4字節)。

這是用Dev-C++編譯后的執行結果:

0x0022ff7c 
0x0022ff7b 
0x0022ff74 

變量在內存中的順序:c(4字節)-中間相隔3字節-b(占1字節)-a(4字節)。

這是用lcc編譯后的執行結果:

0x0012ff6c 
0x0012ff6b 
0x0012ff64 

變量在內存中的順序:同上。

三個編譯器都做到了數據對齊,但是后兩個編譯器顯然沒VC“聰明”,讓一個char占了4字節,浪費內存哦。

基礎知識:

堆棧是一種簡單的數據結構,是一種只允許在其一端進行插入或刪除的線性表。允許插入或刪除操作的一端稱為棧頂,另一端稱為棧底,對堆棧的插入和刪除操作被稱為入棧和出棧。有一組CPU指令可以實現對進程的內存實現堆棧訪問。其中,POP指令實現出棧操作,PUSH指令實現入棧操作。CPU的ESP寄存器存放當前線程的棧頂指針,EBP寄存器中保存當前線程的棧底指針。CPU的EIP寄存器存放下一個CPU指令存放的內存地址,當CPU執行完當前的指令后,從EIP寄存器中讀取下一條指令的內存地址,然后繼續執行。

參考:《Windows下的HEAP溢出及其利用》by: isno
《windows核心編程》by: Jeffrey Richter

 
2017-11-14 01:20:00 weixin_34161083 閱讀數 4

kevinGao, 原文地址

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):又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的棧。

 2、堆區(heap):一般是由程序員分配釋放,若程序員不釋放的話,程序結束時可能由OS回收,值得注意的是他與數據結構的堆是兩回事,分配方式倒是類似於數據結構的鏈表。

 3、全局區(static):也叫靜態數據內存空間,存儲全局變量和靜態變量,全局變量和靜態變量的存儲是放一塊的,初始化的全局變量和靜態變量放一塊區域,沒有初始化的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,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。

 

堆和棧的區別:

1、由以上綜述就可以得知,他們程序的內存分配方式不同。

2、申請和響應不同:

(1)申請方式:

stack由系統自動分配,系統收回;heap需要程序員自己申請,C中用函數malloc分配空間,用free釋放,C++用new分配,用delete釋放。

(2)申請后系統的響應:

棧:只要棧的剩余空間大於所申請的空間,體統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。

堆:首先應該知道操作系統有一個記錄內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,會遍歷該鏈 表,尋找第一個空間大於所申請的空間的堆結點,然后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序。另外,對於大多數系統,會在這塊內存空間 中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣代碼中的delete或free語句就能夠正確的釋放本內存空間。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,系統會將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

3、申請的大小限制不同:

棧:在windows下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存區域,棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,能從棧獲得的空間較小。

堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域,這是由於系統是由鏈表在存儲空閑內存地址,自然堆就是不連續的內存區域,且鏈表的遍歷也是從低地址向高地址遍歷的,堆得大小受限於計算機系統的有效虛擬內存空間,由此空間,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

 4、申請的效率不同:

棧:棧由系統自動分配,速度快,但是程序員無法控制。

堆:堆是有程序員自己分配,速度較慢,容易產生碎片,不過用起來方便。

5、堆和棧的存儲內容不同:

棧:在函數調用時,第一個進棧的是主函數中函數調用后的下一條指令的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是從右往左入棧的,當本次函數調用結束后,局部變量先出棧,然后是參數,最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令。

堆:一般是在堆得頭部用一個字節存放堆得大小,具體內容由程序員安排

 

 

沒有整理與歸納的知識,一文不值!高度概括與梳理的知識,才是自己真正的知識與技能。 永遠不要讓自己的自由、好奇、充滿創造力的想法被現實的框架所束縛,讓創造力自由成長吧! 多花時間,關心他(她)人,正如別人所關心你的。理想的騰飛與實現,沒有別人的支持與幫助,是萬萬不能的。
 
 
 
 
  本文轉自wenglabs博客園博客,原文鏈接:http://www.cnblogs.com/arxive/p/5111657.html ,如需轉載請自行聯系原作者
 
 
 
 
2016-01-07 23:10:00 weixin_34255793 閱讀數 25

kevinGao原文地址

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):又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的棧。

 2、堆區(heap):一般是由程序員分配釋放,若程序員不釋放的話,程序結束時可能由OS回收,值得注意的是他與數據結構的堆是兩回事,分配方式倒是類似於數據結構的鏈表。

 3、全局區(static):也叫靜態數據內存空間,存儲全局變量和靜態變量,全局變量和靜態變量的存儲是放一塊的,初始化的全局變量和靜態變量放一塊區域,沒有初始化的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,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。

 

堆和棧的區別:

1、由以上綜述就可以得知,他們程序的內存分配方式不同。

2、申請和響應不同:

(1)申請方式:

stack由系統自動分配,系統收回;heap需要程序員自己申請,C中用函數malloc分配空間,用free釋放,C++用new分配,用delete釋放。

(2)申請后系統的響應:

棧:只要棧的剩余空間大於所申請的空間,體統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。

堆:首先應該知道操作系統有一個記錄內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,會遍歷該鏈 表,尋找第一個空間大於所申請的空間的堆結點,然后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序。另外,對於大多數系統,會在這塊內存空間 中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣代碼中的delete或free語句就能夠正確的釋放本內存空間。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,系統會將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

3、申請的大小限制不同:

棧:在windows下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存區域,棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,能從棧獲得的空間較小。

堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域,這是由於系統是由鏈表在存儲空閑內存地址,自然堆就是不連續的內存區域,且鏈表的遍歷也是從低地址向高地址遍歷的,堆得大小受限於計算機系統的有效虛擬內存空間,由此空間,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

 4、申請的效率不同:

棧:棧由系統自動分配,速度快,但是程序員無法控制。

堆:堆是有程序員自己分配,速度較慢,容易產生碎片,不過用起來方便。

5、堆和棧的存儲內容不同:

棧:在函數調用時,第一個進棧的是主函數中函數調用后的下一條指令的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是從右往左入棧的,當本次函數調用結束后,局部變量先出棧,然后是參數,最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令。

堆:一般是在堆得頭部用一個字節存放堆得大小,具體內容由程序員安排

 

 

 
2016-01-07 23:10:00 weixin_30621919 閱讀數 1

kevinGao原文地址

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):又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的棧。

 2、堆區(heap):一般是由程序員分配釋放,若程序員不釋放的話,程序結束時可能由OS回收,值得注意的是他與數據結構的堆是兩回事,分配方式倒是類似於數據結構的鏈表。

 3、全局區(static):也叫靜態數據內存空間,存儲全局變量和靜態變量,全局變量和靜態變量的存儲是放一塊的,初始化的全局變量和靜態變量放一塊區域,沒有初始化的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,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。

 

堆和棧的區別:

1、由以上綜述就可以得知,他們程序的內存分配方式不同。

2、申請和響應不同:

(1)申請方式:

stack由系統自動分配,系統收回;heap需要程序員自己申請,C中用函數malloc分配空間,用free釋放,C++用new分配,用delete釋放。

(2)申請后系統的響應:

棧:只要棧的剩余空間大於所申請的空間,體統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。

堆:首先應該知道操作系統有一個記錄內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,會遍歷該鏈 表,尋找第一個空間大於所申請的空間的堆結點,然后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序。另外,對於大多數系統,會在這塊內存空間 中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣代碼中的delete或free語句就能夠正確的釋放本內存空間。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,系統會將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

3、申請的大小限制不同:

棧:在windows下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存區域,棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,能從棧獲得的空間較小。

堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域,這是由於系統是由鏈表在存儲空閑內存地址,自然堆就是不連續的內存區域,且鏈表的遍歷也是從低地址向高地址遍歷的,堆得大小受限於計算機系統的有效虛擬內存空間,由此空間,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

 4、申請的效率不同:

棧:棧由系統自動分配,速度快,但是程序員無法控制。

堆:堆是有程序員自己分配,速度較慢,容易產生碎片,不過用起來方便。

5、堆和棧的存儲內容不同:

棧:在函數調用時,第一個進棧的是主函數中函數調用后的下一條指令的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是從右往左入棧的,當本次函數調用結束后,局部變量先出棧,然后是參數,最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令。

堆:一般是在堆得頭部用一個字節存放堆得大小,具體內容由程序員安排

 

 

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