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C C中的内存管理 char*p“abc“与charp[]“abc“的不同 问题引入 在实习过程中发现了一个以前一直默认的错误,同样char*c“abc“和charc[]“abc“,前者改变其内容程序是会崩溃的,而后者完全正确。

程序演示 测试环境Devc 代码 includeiostream usingnamespacestd; main { char*c1“abc“; charc2[]“abc“; char*c3char*malloc3; c3“abc“; printf“dds\n“,c1,c1,c1; printf“dds\n“,c2,c2,c2; printf“dds\n“,c3,c3,c3; getchar; } 运行结果 22936284199056abc 22936242293624abc 22936204199056abc 参考资料 首先要搞清楚编译程序占用的内存的分区形式 一、预备知识程序的内存分配 一个由c/C编译的程序占用的内存分为以下几个部分 1、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。

2、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,分配方式倒是类似于链表,呵呵。

3、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。

4、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。

5、程序代码区 这是一个前辈写的,非常详细 //main.cpp inta0; char*p1; main { intb;栈 chars[]“abc“;//栈//全局初始化区//全局未初始化区 char*p2;//栈 //123456\0在常量区,p3在栈上。

//全局(静态)初始化区 //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。

//123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所向“123456“优化成一个char*p3“123456“;staticintc0;
p1char*malloc10;p2char*malloc20;strcpyp1,“123456“; 地方。

} 二、堆和栈的理论知识 2.1申请方式 stack 由系统自动分配。例如,声明在函数中一个局部变量intb;系统自动在栈中为b开辟空间 heap 需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数 如p1char*malloc10; 在C中用new运算符 如p2char*malloc10; 但是注意p1、p2本身是在栈中的。

2.2 申请后系统的响应 栈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。

堆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。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

2.3申请大小的限制 栈在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,在WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),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。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。

2.4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. 另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一块内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。

2.5堆和栈中的存储内容 栈在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。

当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。

堆一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。

2.6存取效率的比较 chars1[]“aaaaaaaaaaaaaaa“; char*s2“bbbbbbbbbbbbbbbbb“; aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;

而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;

但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串例如堆快。

比如 include voidmain { chara1; charc[]“1234567890“; char*p“1234567890“; ac[1]; ap[1]; return; } 对应的汇编代码 10ac[1]; 004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh] 0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl 11ap[1]; 0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h] 004010708A4201moval,byteptr[edx1] 004010738845FCmovbyteptr[ebp-4],al 第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指针值读到edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。

2.7小结 堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出 使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。

使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。自我总结 char*c1“abc“;实际上先是在文字常量区分配了一块内存放“abc“,然后在栈上分配一地址给c1并指向这块地址,然后改变常量“abc“自然会崩溃 然而charc2[]“abc“,实际上abc分配内存的地方和上者并不一样,可以从 4199056 2293624看出,完全是两块地方,推断4199056处于常量区,而2293624处于栈区 2293628 2293624 2293620这段输出看出三个指针分配的区域为栈区,而且是从高地址到低地址 22936204199056abc看出编译器将c3优化指向常量区的“abc“ 继续思考 代码 includeiostream usingnamespacestd; main { char*c1“abc“; charc2[]“abc“; char*c3char*malloc3; //*c3“abc“//error strcpyc3,“abc“; c3[0]g; printf“dds\n“,c1,c1,c1; printf“dds\n“,c2,c2,c2; printf“dds\n“,c3,c3,c3; getchar; } 输出 22936284199056abc 22936242293624abc 22936204012976gbc 写成注释那样,后面改动就会崩溃 可见strcpyc3,“abc“;abc是另一块地方分配的,而且可以改变,和上面的参考文档说法有些不一定,而且我不能断定4012976是哪个区的,可能要通过算区的长度,希望高人继续深入解释,谢谢