全局靜態(tài)存儲區(qū)、堆區(qū)和棧區(qū)深入剖析
更新時間：2012年11月12日 11:41:16 作者：
在C++中，內(nèi)存可分為系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)，自由存儲區(qū)，文本區(qū)，const數(shù)據(jù)區(qū)，全局靜態(tài)區(qū)，堆區(qū)和棧區(qū)
在C++中，內(nèi)存可分為系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)，自由存儲區(qū)，文本區(qū)，const數(shù)據(jù)區(qū)，全局靜態(tài)區(qū)，堆區(qū)和棧區(qū)。其中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)存放的是系統(tǒng)數(shù)據(jù)，我們是不能自由訪問的，有時候windows系統(tǒng)會突然彈出一個消息框，內(nèi)容是“內(nèi)存不能為read”就是錯誤訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)的結(jié)果；自由存儲區(qū)用來存放由C延伸而來的malloc()函數(shù)所分配的數(shù)據(jù)；文本區(qū)存放著我們的函數(shù)代碼，我們調(diào)用函數(shù)時的底層行為就類似于先去操作一個指針，而這個指針就指向函數(shù)指令所在的地址，也就是在文本區(qū)中；const數(shù)據(jù)區(qū)，顧名思義，就是存放不可修改的數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)域，我們定義的const變量都存放在這里。最后，我們來看全局靜態(tài)存儲區(qū)、堆區(qū)和棧區(qū)。
先來看全局靜態(tài)存儲區(qū)，在程序中，由static標號定義的數(shù)據(jù)都存放在全局靜態(tài)存儲區(qū)中，不論是在main()函數(shù)之外的定義的全局變量，還是在子函數(shù)中定義的局部變量，只要在定義之前有static標號，定義之后就會始終存在于全局靜態(tài)存儲區(qū)中。當然，在main()函數(shù)之外定義的全局靜態(tài)變量在任何地方都可以訪問，而在子函數(shù)中定義的局部靜態(tài)變量只有在定義該變量的模塊中可見。但是也存在這樣一種現(xiàn)象：如前邊所述，即使在子函數(shù)中定義的局部靜態(tài)變量，其存在形式也是靜態(tài)的，也就是說，只要在變量定義的語句執(zhí)行之后，即使在變量不可見的地方，只要對該變量所在的地址取地址解析操作，也是可以獲得該變量的值的。比如我們在函數(shù)fun()中定義了一個static int a=100;假設(shè)該變量的地址是0x0042AD54，我們在main()函數(shù)中調(diào)用fun()之后，如果對0x0042AD54取地址解析，也是可以得到100的：int* p=(int*)0x0042ad54; int b=*p;這里b被賦值100。由此，我們可以看到，凡是有static定義的變量的生命周期就是整個程序的生命周期，直到程序退出，靜態(tài)變量所占據(jù)的內(nèi)存才會被釋放。
堆存儲區(qū)的行為類似于靜態(tài)存儲區(qū)，當我們在堆上分配內(nèi)存之后，如果不進行手動的釋放，其內(nèi)存是不會自動釋放掉的。但是在JAVA中，有一種叫做垃圾清理的機制可以自動清理堆內(nèi)存，但是在C++中沒有這樣的機制。也就是說，在C++中，如果我們分配了堆內(nèi)存，就必須手動釋放它。否則如果我們不停的分配堆內(nèi)存，但是不對其進行釋放，當對內(nèi)存被耗盡是就會造成程序崩潰。
一般地，用new分配的變量是存放于堆內(nèi)存中的，但是返回的指針變量是存放在棧中的。當我們在一個子函數(shù)中new了一個變量，但是在函數(shù)返回時既沒有保存new返回的指針，也沒有delete時，就會造成內(nèi)存泄露。如果我們寫的是服務(wù)器程序，不斷地內(nèi)存泄露所造成的最終結(jié)果就是服務(wù)器死機。但是在windows、linux以及其他一些成熟的系統(tǒng)中，都有類似于內(nèi)存保護的機制。系統(tǒng)會給用戶程序分配一定的運行所需的內(nèi)存，同是也會給系統(tǒng)自身的運行保留一部分內(nèi)存，這部分內(nèi)存是用戶程序所不能訪問的。如果我們編寫的程序存在內(nèi)存泄露，當耗盡系統(tǒng)給應(yīng)用程序分配的內(nèi)存之后，程序就會停止運行，而不會造成系統(tǒng)的司機。
至于棧內(nèi)存，也是我們在寫程序中用到的最多的情況。程序中定義的每一個臨時對象，new所返回的指針，以及遞歸函數(shù)中變量都是存放在棧中的。棧內(nèi)存是可以自動釋放的，當我們在某個模塊中定義了一個對象，在該模塊結(jié)束時，變量所占據(jù)的內(nèi)存就會被系統(tǒng)回收，在定義新的變量時，新的變量就有可能存放在原變量所在的地址上，但是在系統(tǒng)回收棧內(nèi)存的時候，是不會清空所釋放的棧內(nèi)存中的數(shù)據(jù)的，只是將棧頂重新調(diào)整，并在新數(shù)據(jù)的到來時將其分配到棧頂。
在C++中，雖然可以自由操作內(nèi)存，但這種技術(shù)就像是一把雙刃劍，用好了鋒利無比，用不好反而會造成一些自己都不能理解的莫名其妙的結(jié)果。深入理解內(nèi)存的分配方式，對于實際編程是大有助益的。
先來看全局靜態(tài)存儲區(qū)，在程序中，由static標號定義的數(shù)據(jù)都存放在全局靜態(tài)存儲區(qū)中，不論是在main()函數(shù)之外的定義的全局變量，還是在子函數(shù)中定義的局部變量，只要在定義之前有static標號，定義之后就會始終存在于全局靜態(tài)存儲區(qū)中。當然，在main()函數(shù)之外定義的全局靜態(tài)變量在任何地方都可以訪問，而在子函數(shù)中定義的局部靜態(tài)變量只有在定義該變量的模塊中可見。但是也存在這樣一種現(xiàn)象：如前邊所述，即使在子函數(shù)中定義的局部靜態(tài)變量，其存在形式也是靜態(tài)的，也就是說，只要在變量定義的語句執(zhí)行之后，即使在變量不可見的地方，只要對該變量所在的地址取地址解析操作，也是可以獲得該變量的值的。比如我們在函數(shù)fun()中定義了一個static int a=100;假設(shè)該變量的地址是0x0042AD54，我們在main()函數(shù)中調(diào)用fun()之后，如果對0x0042AD54取地址解析，也是可以得到100的：int* p=(int*)0x0042ad54; int b=*p;這里b被賦值100。由此，我們可以看到，凡是有static定義的變量的生命周期就是整個程序的生命周期，直到程序退出，靜態(tài)變量所占據(jù)的內(nèi)存才會被釋放。
堆存儲區(qū)的行為類似于靜態(tài)存儲區(qū)，當我們在堆上分配內(nèi)存之后，如果不進行手動的釋放，其內(nèi)存是不會自動釋放掉的。但是在JAVA中，有一種叫做垃圾清理的機制可以自動清理堆內(nèi)存，但是在C++中沒有這樣的機制。也就是說，在C++中，如果我們分配了堆內(nèi)存，就必須手動釋放它。否則如果我們不停的分配堆內(nèi)存，但是不對其進行釋放，當對內(nèi)存被耗盡是就會造成程序崩潰。
一般地，用new分配的變量是存放于堆內(nèi)存中的，但是返回的指針變量是存放在棧中的。當我們在一個子函數(shù)中new了一個變量，但是在函數(shù)返回時既沒有保存new返回的指針，也沒有delete時，就會造成內(nèi)存泄露。如果我們寫的是服務(wù)器程序，不斷地內(nèi)存泄露所造成的最終結(jié)果就是服務(wù)器死機。但是在windows、linux以及其他一些成熟的系統(tǒng)中，都有類似于內(nèi)存保護的機制。系統(tǒng)會給用戶程序分配一定的運行所需的內(nèi)存，同是也會給系統(tǒng)自身的運行保留一部分內(nèi)存，這部分內(nèi)存是用戶程序所不能訪問的。如果我們編寫的程序存在內(nèi)存泄露，當耗盡系統(tǒng)給應(yīng)用程序分配的內(nèi)存之后，程序就會停止運行，而不會造成系統(tǒng)的司機。
至于棧內(nèi)存，也是我們在寫程序中用到的最多的情況。程序中定義的每一個臨時對象，new所返回的指針，以及遞歸函數(shù)中變量都是存放在棧中的。棧內(nèi)存是可以自動釋放的，當我們在某個模塊中定義了一個對象，在該模塊結(jié)束時，變量所占據(jù)的內(nèi)存就會被系統(tǒng)回收，在定義新的變量時，新的變量就有可能存放在原變量所在的地址上，但是在系統(tǒng)回收棧內(nèi)存的時候，是不會清空所釋放的棧內(nèi)存中的數(shù)據(jù)的，只是將棧頂重新調(diào)整，并在新數(shù)據(jù)的到來時將其分配到棧頂。
在C++中，雖然可以自由操作內(nèi)存，但這種技術(shù)就像是一把雙刃劍，用好了鋒利無比，用不好反而會造成一些自己都不能理解的莫名其妙的結(jié)果。深入理解內(nèi)存的分配方式，對于實際編程是大有助益的。
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