C++内存管理

内存分配方式

简介

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。 　　

• 栈：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
• 堆：是操作系统所维护的一块特殊内存，用于程序的内存动态分配，C语言使用malloc从堆上分配内存，使用free释放已分配的对应内存。。
• 自由存储区：是C++基于new操作符的一个抽象概念，凡是通过new操作符进行内存申请，该内存即为自由存储区。
• 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。

• 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。

  PS：

  自由存储区是否能够是堆（问题等价于new是否能在堆上动态分配内存），这取决于operator new 的实现细节。自由存储区不仅可以是堆，还可以是静态存储区，这都看operator new在哪里为对象分配内存。

堆和栈的区别

栈（操作系统）：由操作系统自动分配释放 ，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。
如下代码：

int main()
{
	int b;				//栈
	char s[] = "abc"; 	//栈
	char *p2;			//栈
}

堆（操作系统）： 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，分配方式类似于链表。
如下代码：

int main()
{
	// C 中用 malloc() 函数申请
	char* p1 = (char *)malloc(10);
	cout<<(int*)p1<<endl;		//输出：00000000003BA0C0
	
	// 用 free() 函数释放
	free(p1);
   
	// C++ 中用 new 运算符申请
	char* p2 = new char[10];
	cout << (int*)p2 << endl;		//输出：00000000003BA0C0
	
	// 用 delete 运算符释放
	delete[] p2;
}

堆和栈的具体区别：

（1）管理方式不同。栈由操作系统自动分配释放，无需我们手动控制；堆的申请和释放工作由程序员控制，容易产生内存泄漏。

（2）空间大小不同。每个进程拥有的栈的大小要远远小于堆的大小。理论上，程序员可申请的堆大小为虚拟内存的大小，
进程栈的大小 64bits 的 Windows 默认 1MB，64bits 的 Linux 默认 10MB；

（3）生长方向不同。堆的生长方向向上，内存地址由低到高；栈的生长方向向下，内存地址由高到低。

（4）分配方式不同。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。
静态分配是由操作系统完成的，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，他的动态分配是由操作系统进行释放，无需我们手工实现。

（5）分配效率不同。堆的效率比栈要低得多

（6）存放内容不同。栈存放的内容，函数返回地址、相关参数、局部变量和寄存器内容等。而堆中具体存放内容是由程序员来填充的。