C/C++程序内存分配（和Linux进程分配有一些区别）

C/C++程序内存分配

一、一个由C/C++编译到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，在不需要的时候自动清除。用于存放函数的参数、局部变量等。操作方式类似数据结构中的栈（后进先出）。

2、堆区（heap）——一般由程序员分配释放，若程序员分配后不释放，程序结束后可能由OS回收。不同于数据结构中的堆，分配方式有些类似链表。

3、全局区（静态区）——全局变量和静态变量存储在这里。程序结束后由系统释放。在以前到C语言中，全局变量又细分为初始化的（DATA段）和未初始化到（BSS段），在C++里已经没有这个区分了，它们共同占用同一块内存区。

4、常量存储区——常量字符串就存放在这里。一般不允许修改。程序结束后由系统释放。

5、代码区——存放函数体的二进制代码。

示意图如下：

|----------------------|     高地址

|     栈区(Statk)    | -->向下增长

|----------------------|

|     堆区(Heap)    | -->向上增长

|----------------------|

| 未初始化(BSS) |

|----------------------|

|   初始化(Data)   |

|----------------------|

|    常量存储区    |

|----------------------|

|   正文段(Text)   |

|----------------------|    低地址

附上另一副图：

二、一段经典的例子程序，帮助理解

 1 //main.c
 2 #include<string.h>
 3 #include<stdlib.h>
 4 int a = 0;//全局初始化区
 5 char *p1; //全局未初始化区
 6 int main()
 7 {
 8     int b = 0;//栈
 9     char s[] = "abc";//栈
10     char *p2;//栈
11     char *p3 = "123456";//123456\0在常量区，p3在栈上
12     static int c = 0;//全局初始化区
13     p1 = (char *)malloc(10);
14     p2 = (char *)malloc(20);//分配得到到空间在堆区
15     strcpy(p1,"123456");//123456\0放在常量区
16                        //编译器可能会将它与p3所指向的123456\0优化成一个地方
17     return 0;
18 }

Ubuntu下用gcc生成汇编看看，命令：

gcc -S main.c

打开目录下到main.s，汇编代码如下：

 1     .file    "main.c"
 2 .globl a
 3     .bss                   ;大概看出这是BSS段声明
 4     .align 4
 5     .type    a, @object
 6     .size    a, 4
 7  a:
 8     .zero    4
 9     .comm    p1,4,4        ;这里大概就是DATA段
10     .section    .rodata
11 .LC1:
12     .string    "123456"    ;常量存储区
13 .LC0:
14     .string    "abc"       ;栈区
15     .text                  ;代码段
16 .globl main
17     .type    main, @function
18 main:
19     pushl    %ebp
20     movl    %esp, %ebp     ;保存esp现场在ebp中，ebp保存在栈中。Linux下mov a,b是把a赋值给b，与Win下相反
21     andl    $-16, %esp     ;这个貌似是为了对齐神马的
22     subl    $32, %esp      ;分配栈区，用于存放局部变量等。栈区向下增长，因此是减
23     movl    $0, 28(%esp)   ;esp+28，自然是int b = 0;这句
24     movl    .LC0, %eax
25     movl    %eax, 24(%esp) ;char s[] = "abc";
26     movl    $.LC1, 16(%esp);char *p3 = "123456"这句，esp+20是p2，char *p2这句被优化到后面30-32去了
27     movl    $10, (%esp)
28     call    malloc
29     movl    %eax, p1       ;p1 = (char *)malloc(10);
30     movl    $20, (%esp)
31     call    malloc
32     movl    %eax, 20(%esp) ;p2 = (char *)malloc(20);
33     movl    $.LC1, %edx
34     movl    p1, %eax
35     movl    $7, 8(%esp)
36     movl    %edx, 4(%esp)
37     movl    %eax, (%esp)
38     call    memcpy         ;strcpy(p1,"123456")这句，“123456\0”，用的LC1，和上面用的一个
39     movl    $0, %eax       ;return 0；
40     leave
41     ret
42     .size    main, .-main
43     .local    c.1974
44     .comm    c.1974,4,4
45     .ident    "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.4.4-14ubuntu5) 4.4.5"
46     .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

用空再试试-o -o2神马的。还有Win下到反汇编。

Linux下的汇编教程看这里

三、回忆几个题

1、常量存储区的优化

 1 #include<stdio.h>
 2 int main()
 3 {
 4     char str1[] = "hello world";
 5     char str2[] = "hello world";
 6     char* str3 = "hello world";
 7     char* str4 = "hello world";
 8     if(str1 == str2)
 9         printf("str1 and str2 are same.\n");
10     else
11         printf("str1 and str2 are not same.\n");
12
13     if(str3 == str4)
14         printf("str3 and str4 are same.\n");
15     else
16         printf("str3 and str4 are not same.\n");
17     return 0;
18 }
//str1 and str2 are not same.
//str3 and str4 are same.