浅析内存

之前在学c++的时候,只知道new是动态申请内存,需要手动释放,而直接 类 对象;的方式则是由编辑器管理内存,即在栈上分配。有些知其然不知其所以然的感觉,最近翻了写资料,赶紧记录,有道是好记性不如烂笔头嘛。

1.内存中的表现
2.栈
3.堆
4.总结

1.内存中的表现

内存在宏观世界表现为一根内存条,抽象出来,其实就可以理解成满地的地砖,一块地砖就是一个字节,一个由c++/c编译的程序,其在内存中的分配如图所示:

内存图.png
  • 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。
  • 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。

事实上,编程语言对于内存的操作最终都是交由编译器和操作系统管理的,栈是由编译器来管理,而堆则是由操作系统来管理的。

2.栈

数据结构中有栈的概念,先进后出,像个木桶。内存中的栈是符合这种特性的一段内存,它是往低地址增长的,即栈底是高地址,栈顶是低地址。在栈中,会将局部变量不停的压栈,运行结束便执行弹栈操作。
优点:栈在内存中是连续的,支持随机访问,读取速度快
缺点

  • 对于未知大小的数据,需要提前分配足够大内存,容易造成让费,比如有需求说可能存储1000个int型,则要分配1000个int大小,但如果实际中只用到了几个,剩下的都让费了。
  • 数据移动会耗费极大开销,假设在栈中有个int[10],这10个是连续的内存空间,如果要往第5个插入数据,我们需要把后面5个依次往后挪,显然是不合理的。

栈的缺点显现了堆的价值。

3.堆

堆在内存中其实也是连续的,只是使用的时候是无序的,对于堆的管理,是操作系统维护着一个链表,这个链表的每个node存储着对应内存块的首地址和大小,当我们在堆上申请内存的时候,操作系统会遍历这个链表,找到第一个内存大于等于我们申请大小的内存块,将多余的部分重新加入链表。正是这种管理堆的方式,导致了在堆上操作内存显得十分自由,尤其在提前不知道大小的时候,比如需要输入N个数据,这个N是不知道的,我们通常会在需要的时候动态的去堆上申请内存,对于对象的存储,我建议将其放在堆上,而在栈中保存对应的地址,比如有10个Student,如果你将这10个Student放到栈上,那将非常糟糕。想象一下,你对他们排序是怎样一种痛苦!!!如果你将对象放在堆上,而在栈中存储他们的地址,你在做排序的时候仅仅只需要操作那10个指针,而且在对象挪动的时候,会发生析构和构造,这样的程序,显然是不合理的。

4.总结

人们总说,要知其然知其所以然,只有清楚了为什么,在做选择的时候才能往正确的道路走,对于内存方面的知识,是你编写程序的基础,在大学四年期间,很忏愧,居然没有认真的去想过这些问题,直到碰到了一些棘手的问题,百思不得其解,这才刨根问底,得以将心中困惑消除,对于堆栈,我的理解是,简单的放在栈,复杂的放在堆。

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