五大内存分区在C中内存分成5个区他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。下面分别来介绍栈就是那些由编译器在需要的时候分配在不需要的时候自动清除的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。堆就是那些由new分配的内存块他们的释放编译器不去管由我们的应用程序去控制一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉那么在程序结束后操作系统会自动回收。自由存储区就是那些由malloc等分配的内存块他和堆是十分相似的不过它是用free来结束自己的生命的。全局/静态存储区全局变量和静态变量被分配到同一块内存中在以前的C语言中全局变量又分为初始化的和未初始化的在C里面没有这个区分了他们共同占用同一块内存区未初始化的变量都被初始化成0或空串C中也一样。常量存储区这是一块比较特殊的存储区他们里面存放的是常量不允许修改当然你要通过非正当手段也可以修改而且方法很多。明确区分堆与栈在bbs上堆与栈的区分问题似乎是一个永恒的话题由此可见初学者对此往往是混淆不清的所以我决定拿他第一个开刀。首先我们举一个例子1voidf() {int* pnewint[5]; }上面这条短短的一句话就包含了堆与栈看到new我们首先就应该想到我们分配了一块堆内存那么指针p呢他分配的是一块栈内存所以这句话的意思 就是在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。在程序会先确定在堆中分配内存的大小然后调用operator new分配内存然后返回这块内存的首地址放入栈中他在VC6下的汇编代码如下123456789101100401028 push 14h0040102A call operatornew(00401060)0040102F add esp,400401032 mov dword ptr [ebp-8],eax00401035 mov eax,dword ptr [ebp-8]00401038 mov dword ptr [ebp-4],eax这里我们为了简单并没有释放内存那么该怎么去释放呢是delete p么哦错了应该是delete []p这是为了告诉编译器我删除的是一个数组VC6就会根据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。好了我们回到我们的主题堆和栈究竟有什么区别主要的区别由以下几点1、管理方式不同2、空间大小不同3、能否产生碎片不同4、生长方向不同5、分配方式不同6、分配效率不同管理方式对于栈来讲是由编译器自动管理无需我们手工控制对于堆来说释放工作由程序员控制容易产生memory leak。空间大小一般来讲在32位系统下堆内存可以达到4G的空间从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲一般都是有一定的空间大小的例如在VC6下面默认的栈空间大小是1M好像是记不清楚了。当然我们可以修改打开工程依次操作菜单如下Project-Setting-Link在Category 中选中Output然后在Reserve中设定堆栈的最大值和commit。注意reserve最小值为4Bytecommit是保留在虚拟内存的页文件里面它设置的较大会使栈开辟较大的值可能增加内存的开销和启动时间。碎片问题对于堆来讲频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续从而造成大量的碎片使程序效率降低。对于栈来讲则不会存在这个 问题因为栈是先进后出的队列他们是如此的一一对应以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出在他弹出之前在他上面的后进的栈内容已经被弹出 详细的可以参考数据结构这里我们就不再一一讨论了。生长方向对于堆来讲生长方向是向上的也就是向着内存地址增加的方向对于栈来讲它的生长方向是向下的是向着内存地址减小的方向增长。分配方式堆都是动态分配的没有静态分配的堆。栈有2种分配方式静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配但是栈的动态分配和堆是不同的他的动态分配是由编译器进行释放无需我们手工实现。分配效率栈是机器系统提供的数据结构计算机会在底层对栈提供支持分配专门的寄存器存放栈的地址压栈出栈都有专门的指令执行这就决定了栈的 效率比较高。堆则是C/C函数库提供的它的机制是很复杂的例如为了分配一块内存库函数会按照一定的算法具体的算法可以参考数据结构/操作系 统在堆内存中搜索可用的足够大小的空间如果没有足够大小的空间可能是由于内存碎片太多就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间这样就 有机会分到足够大小的内存然后进行返回。显然堆的效率比栈要低得多。从这里我们可以看到堆和栈相比由于大量 new/delete的使用容易造成大量的内存碎片由于没有专门的系统支持效率很低由于可能引发 用户态和核心态的切换内存的申请代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的就算是函数的调用也利用栈去完成函数调用过程中的参数返回地 址EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以我们推荐大家尽量用栈而不是用堆。虽然栈有如此众多的好处但是由于和堆相比不是那么灵活有时候分配大量的内存空间还是用堆好一些。无论是堆还是栈都要防止越界现象的发生除非你是故意使其越界因为越界的结果要么是程序崩溃要么是摧毁程序的堆、栈结构产生以想不到的结 果,就算是在你的程序运行过程中没有发生上面的问题你还是要小心说不定什么时候就崩掉那时候debug可是相当困难的对了还有一件事如果有人把堆栈合起来说那它的意思是栈可不是堆呵呵清楚了static用来控制变量的存储方式和可见性函数内部定义的变量在程序执行到它的定义处时编译器为它在栈上分配空间函数在栈上分配的空间在此函数执行结束时会释放掉这样就产生了一个问 题: 如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用时如何实现 最容易想到的方法是定义一个全局的变量但定义为一个全局变量有许多缺点最明显的缺点是破坏了此变量的访问范围使得在此函数中定义的变量不仅仅受此 函数控制。需要一个数据对象为整个类而非某个对象服务,同时又力求不破坏类的封装性,即要求此成员隐藏在类的内部对外不可见。static的内部机制静态数据成员要在程序一开始运行时就必须存在。因为函数在程序运行中被调用所以静态数据成员不能在任何函数内分配空间和初始化。这样它的空间分配有三个可能的地方一是作为类的外部接口的头文件那里有类声明二是类定义的内部实现那里有类的成员函数定义三是应用程序的main函数前的全局数据声明和定义处。静态数据成员要实际地分配空间故不能在类的声明中定义只能声明数据成员。类声明只声明一个类的“尺寸和规格”并不进行实际的内存分配所以在类声明中写成定义是错误的。它也不能在头文件中类声明的外部定义因为那会造成在多个使用该类的源文件中对其重复定义。static被引入以告知编译器将变量存储在程序的静态存储区而非栈上空间静态数据成员按定义出现的先后顺序依次初始化注意静态成员嵌套时要保证所嵌套的成员已经初始化了。消除时的顺序是初始化的反顺序。static的优势可以节省内存因为它是所有对象所公有的因此对多个对象来说静态数据成员只存储一处供所有对象共用。静态数据成员的值对每个对象都是一样但它的值是可以更新的。只要对静态数据成员的值更新一次保证所有对象存取更新后的相同的值这样可以提高时间效率。引用静态数据成员时采用如下格式类名::静态成员名如果静态数据成员的访问权限允许的话(即public的成员)可在程序中按上述格式来引用静态数据成员。PS:(1)类的静态成员函数是属于整个类而非类的对象所以它没有this指针这就导致了它仅能访问类的静态数据和静态成员函数。(2)不能将静态成员函数定义为虚函数。(3)由于静态成员声明于类中操作于其外所以对其取地址操作就多少有些特殊变量地址是指向其数据类型的指针函数地址类型是一个“nonmember函数指针”。(4)由于静态成员函数没有this指针所以就差不多等同于nonmember函数结果就产生了一个意想不到的好处成为一个callback函数使得我们得以将C和C-based X Window系统结合同时也成功的应用于线程函数身上。(5)static并没有增加程序的时空开销相反她还缩短了子类对父类静态成员的访问时间节省了子类的内存空间。(6)静态数据成员在定义或说明时前面加关键字static。(7)静态数据成员是静态存储的所以必须对它进行初始化。(8)静态成员初始化与一般数据成员初始化不同:初始化在类体外进行而前面不加static以免与一般静态变量或对象相混淆初始化时不加该成员的访问权限控制符privatepublic等初始化时使用作用域运算符来标明它所属类所以我们得出静态数据成员初始化的格式数据类型类名::静态数据成员名值(9) 为了防止父类的影响可以在子类定义一个与父类相同的静态变量以屏蔽父类的影响。这里有一点需要注意我们说静态成员为父类和子类共享但 我们有重复定义了静态成员这会不会引起错误呢不会我们的编译器采用了一种绝妙的手法name-mangling 用以生成唯一的标志。C语言变量的存储类别内存中供用户使用的存储空间分为代码区与数据区两个部分。变量存储在数据区数据区又可分为静态存储区与动态存储区。静态存储是指在程序运行期间给变量分配固定存储空间的方式。如全局变量存放在静态存储区中程序运行时分配空间程序运行完释放。动态存储是指在程序运行时根据实际需要动态分配存储空间的方式。如形式参数存放在动态存储区中在函数调用时分配空间调用完成释放。对于静态存储方式的变量可在编译时初始化默认初值为O或空字符。对动态存储方式的变量如不赋初值则它的值是一个不确定的值。在C语言中具体的存储类别有自动(auto)、寄存器(register)、静态(static)及外部(extern)四种。静态存储类别与外部存储类别变量存放在静态存储区自动存储类别变量存放在动态存储区寄存器存储类别直接送寄存器。变量存储类别定义方法存储类别类型变量表例如(1)abc为整型自动存储类别变量auto int abc(2)xyz为双精度型静态存储类别变量static double xyz1、变量有哪些存储类型变量的存储类型由“存储类型指明符”来说明。存储类型指明符可以是下列类键字之一autoregisterexternstatic下面是详细的解释auto 存储类指明符用于说明具有局部作用域的变量它表示变量具有局部自动生成期但由于它是所有局部作用域变量说明的缺省存储类指明符所以使用得很 少。要注意的是所有在函数内部定义的变量都是局部变量函数内部定义的变量其作用域只在函数内部。它的生存期为该函数运行期间一旦离开这个函数或这个 函数终止局部变量也随之消失。register 存储类指明符当声明了这个指明符后编译程序将尽可能地为该变量分配CPU内部的寄存器作为变量的存储单元以加快运行速度。注意寄存器与存储器是 不同的。寄存器一般在CPU内部而存储器一般指外部的比如内存条CPU内部的寄存器其运算速度是很高的。当寄存器已分配完毕就自动地分配一个外 部的内存。它的作用等价于auto也只能用于局部变量和函数的参量说明。static 存储类指明符表示变量具有静态生成期。static变量的的特点是它离开了其作用域后其值不会消失。当回到该作用域之后又可以继续使用这个static变量的值。例利用static变量统计调用函数的次数123456789101112131415inttwo();/*函数原型说明*/voidmain(){inta0;atwo();/*a的值等于1*/atwo()/*a的值等于2*/atwo();/*a的值等于3*/}inttwo(){staticintb0;/*定义了一个局部的static变量*/b ;returnb;}如果不是一个static变量就不会有这个效果了123456789101112131415inttwo();/*函数原型说明*/voidmain(){inta0;atwo();/*a的值等于1*/atwo()/*a的值等于1*/atwo();/*a的值等于1*/}inttwo(){intb0;b ;returnb;}变量a的值总是1原因是在函数two()中变量b不是一个static变量其值随着离开two函数就消失了当回到two函数时又被重新赋值0。extern 存储类指明符一般用在工程文件中。在一个工程文件中因为有多个程序文件当某一个变量在一个程序文件中定义了之后如果在另一个程序文件中予以定义 就会出现重复定义变量的错误。使用extern存储类型指明符就可以指出在该文件外部已经定义了这个变量。extern变量的作用域是整个程序。2、变量存储在内存的什么地方1变量可以存储在内存的不同地方这依赖于它们的生成期。在函数上部定义的变量全局变量或static外部变量和在函数内部定义的static变 量其生存期就是程序运行的全过程。这些变量被存储在数据段(Data Segment)中。数据段是在内存中为这些变量留出的一段大小固定的空间它分 为二部分一部分用来初始化变量另一部分用来存放未初始化的变量。2在函数内部定义的auto变量没有用关键字static定义的变量的生成期从程序开始执行其所在的程序块代码时开始到程序离开该程序块时为止。 作为函数参数的变量只在调用该函数期间存在。这些变量被存储在栈(stack)中。栈是内存中的一段空间开始很小以后逐渐自动变大直到达到某个预定 义的界限。3当用malloc等函数给指针分配一个地址空间的时候这个分配的内存块位于一段名为“堆heap”的内存空间中。堆开始时很小但调用 malloc或clloc等内存分配函数时它就会增大。堆可以和数据段或栈共用一个内存段也可以有它自己的内存段这完全取决于编译选项和操作系统。与 栈相似堆也有一个增长界限并且决定这个界限的规则与栈相同。C语言变量的作用域和存储类型一、作用域和生存期C程序的标识符作用域有三种局部、全局、文件。标识符的作用域决定了程序中的哪些语句可以使用它换句话说就是标识符在程序其他部分的可见性。通常标识符的作用域都是通过它在程序中的位置隐式说明的。1.局部作用域前面各个例子中的变量都是局部作用域他们都是声明在函数内部无法被其他函数的代码所访问。函数的形式参数的作用域也是局部的它们的作用范围仅限于函数内部所用的语句块。12345678910111213141516voidadd(int);main(){intnum5;add(num);printf(%d\n,num);/*输出5*/}voidadd(intnum){num;printf(%d\n,num);/*输出6*/}br上面例子里的两个num变量都是局部变量只在本身函数里可见。前面我们说了在两个函数出现同名的变量不会互相干扰就是这个道理。所以上面的两个输出在主函数里仍然是5在add()函数里输出是6。2.全局作用域对于具有全局作用域的变量我们可以在程序的任何位置访问它们。当一个变量是在所有函数的外部声明也就是在程序的开头声明那么这个变量就是全局变量。123456789101112131415voidadd(int);intnum;main(){intn5;add(n);printf(%d\n,num);/*输出6*/}voidadd(num)/*形式参数没有指定类型*/{num;printf(%d\n,num);/*输出6*/}上面的main()和add()里面并没有声明num但是在最后输出的时候却要求输出num这是由于在程序的开始声明了num是全局变量也就是在 所有函数里都可以使用这个变量。这时候一个函数里改变了变量的值其他函数里的值也会出现影响。上面的例子输出都是6因为在add()函数里改变了 num的值由于num是全局变量就好象它们两个函数共用一个变量所以在main()函数里的num也随之改变了。3.文件作用域在很多C语言书上都没有说明文件作用域或者只是略微的提到其实文件作用域在较大程序中很有作用(在多文件系统中)。文件作用域是指外部标识符仅在声 明它的同一个转换单元内的函数汇总可见。所谓转换单元是指定义这些变量和函数的源代码文件(包括任何通过i nclude指令包含的源代码文件)。static存储类型修饰符指定了变量具有文件作用域。1234567891011121314staticintnum;staticvoidadd(int);main(){scanf(%d,num);add(num)printf(%d\n,num);}voidadd(num){num;}上面的程序中变量num和函数add()在声明是采用了static存储类型修饰符这使得它们具有文件作用域仅爱定义它们的文件内可见。