C程序内存分配——精心总结整理

        由本人归纳整理，但大部分内容来自于百度文库中的一篇文章，在此对原作者(姓名不详)表示衷心感谢！分享出来，大家共同学习提高！同时欢迎高手指出错误，提出意见。

        一个由C/C++编译的程序通常分为4部分：

1、 程序代码区

    1).存放程序的机器指令和只读数据，该区域只读，对它的写操作非法。由于大部分字面常量属于只读数据，因此文字常量区常被归入程序代码区。如：

int i= 50;
char*p = “day”;//p指向了一个以day为内容的文字常量区，p被存放在栈区中，day被存放在文字常量区

    2). 文字常量区

        常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。

        常量，顾名思义，不可进行写操作，关于这一点的注意事项，请看下面这段错误代码；

char *p ="atbcdef";
*(p+1) = 'b';

        程序运行时将报非法写入错误。

        关于局部的字符串常量是存放在全局的常量区还是栈区，不同的编译器有不同的实现。可以通过汇编语言查看一下。VC环境下，局部常量就像局部变量一样存储于栈中，全局常量、字符常量存储于文字常量区。TC在常量区。

2、全局区（静态区）（static）

        存放全局变量、静态变量。编译器编译时分配内存，程序结束后由系统释放。

        Ｃ程序根据全局变量和静态变量有没有进行显式初始化，还将它们分为两个不同的区域，即DATA和BSS。全局变量和静态变量的存储是放在一起的，数据段DATA用来保存初始化的全局变量和静态变量，BSS段用来保存未初始化的全局变量和静态变量。

        据说这种区分在C++中已经没有了，而且编码规范要求我们在定义一个变量时，一定要同时对它进行初始化（尤其是一个指针，最好将它置为空），所以我们尽量还是在允许的情况下，遵守这一规范。另外需要特别说明的是，当没有进行显式初始化时，它们的值将被初始化为数值0，不会存在垃圾数据。如下：

字符型 自动初始化为->\0(空)

整型 ->0

浮点型 ->0.0

        当函数或外部变量的前面冠以static时，它们的可见范围将限定在所在文件内，程序中其他文件无法见到它们，我们可以用这个办法来有效避免命名冲突。而当一个局部变量被static修饰时，它的可见范围并没有修改，还是限定在函数内，但它的生存期将延长为程序生存期，因为存储区域不是栈区，所以不会因为退栈而被销毁。

3、堆区（heap）

        在内存开辟另一块区域，一般由程序员通过malloc()等函数分配释放，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，分配方式倒是类似于链表。

        需要注意的有五点：

        第一，  分配后马上进行分配成功与否的验证。

        第二，  有分配必须有释放，否则将有可能造成内存泄露。遵循“谁分配谁释放”的原则。

        第三，  操作上，malloc和free对应，new和delete对应。另外，前者是库函数，使用时需要加载相应头文件，后者是C++中的关键字，是运算符，不需要加特别的头文件。

        第四，  运行效率没有栈高，而且大量频繁使用将造成更多的内存碎片。

        第五，  虽然free()函数的参数是指针，但它释放的是内存而不是指针，所以当执行完free()操作后，还应该将指针置空，以避免野指针问题。

4、栈区（stack）

        存放局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。系统自动分配释放，其操作方式类似于数据结构中的栈。

        需要注意的有三点：

        第一，  退栈后销毁进栈时定义数据，请看下面这段。

char* fun(char *p)
{
char test[] ="hello";
p = test;
return p;
}

 //下面是某调用函数中的代码

char *a = "world";
printf("%s\n",fun(a));

输出的结果是什么？hello还是world?

             test[]数组是局部变量，当所属函数被调用时，系统为之在栈区分配一段内存空间，存六个字符以及一些记录信息，test对应该段内存空间首地址，当一个参数即指针p传入时，将test的值赋给p,而当函数调用结束的时候，发生退栈操作，刚才分配的内存被“销毁”，即写入“垃圾信息”。所以调用的结果是：给参数赋给了一个栈区地址，该地址指向的内存空间里是一堆垃圾信息，所以输出结果既不是hello又不是world。

        第二，正是由于栈“后进先出”的特点，所以函数调用的机制是借助栈区来完成的，而当我们进行大量频繁的调用操作时，系统将随之进行大量的进栈退栈操作，从而消耗时间资源，使得程序的执行效率下降。Ｃ语言解决的方法是使用宏来代替那些短小而被频繁调用的函数，而Ｃ++则是引入了内联函数机制。除此之外，还有就是提高编程技巧，注意细节，比如这段代码，for(i=0; i<fun(); i++)如果循环过程不改变fun()的取值的话，那么强烈建议将此代码调整为

temp = fun();
for (i=0; i<temp; i++)
{
//***************
}

        由于减少了每次循环中调用函数所造成的进栈退栈开销，所以执行效率将大大提高。需要类比的一个例子是循环嵌套，同样为了降低开销，建议在允许的情况下，将循环次数多的循环放在里面。

        第三，由于系统为栈分配的空间很有限，一般只有1M（可以调整设置），如果申请的栈空间太大，将会出现栈溢出的错误。一次试验时，我用的机器上能分配的最大栈空间为1036084byte,也就是0.988M。所以当在栈区定义“大数据”时，一定要敏感。