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[原创] c/c++内存释放知识总结

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在线会员 发表于 2015-12-17 14:00:21 | 显示全部楼层 |阅读模式

基础知识:五大内存分区

  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楚的变量的存储区。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。(new char;  delete char;new char2[2]; delete[] char2;)

  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。

  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,在《const的思考》一文中,有6种方法。

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堆和栈的主要区别有以下几点:

    1、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。

    2、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4Byte;commit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。

    3、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。

    4、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。

    5、分配方式: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(这个函数不提倡使用),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。    6、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。

    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。

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注意事项之:Exe中不可以释放Dll中的内存
  内存的分配和释放不是由相同的堆管理程序完成的。动态链接库中的堆在默认情况下是由msvcrt.dll中的堆管理程序管理的 (以动态链接的方式),而exe程序的堆在默认情况下是由程序自己的代码管理(以静态链接的方式),由于它们的堆管理程序不同,当动态链接库分配的内存在 exe程序中释放时就会出错,因为exe程序所在的堆并没有分配这块内存,而你却要求它释放这块内存。

  将程序中所有的模块都链接到C/C++运行期库Multithreaded DLL,修改后所有分配和释放堆上内存的操作都由同一个堆管理程序管理,这样便解决了问题。

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donate_vip 发表于 2015-12-17 15:38:22 | 显示全部楼层
总结的很全面
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