C++静态存储区栈堆的区别

TCP/IP协议 FAQ （一）
   本文所述的问题与解答，以古老经典的4.4BSD-Lite实现为准，参考《TCP/IP协议详解》卷1、卷2和卷3 ，加入个人的理解，理清主干，不深究细枝末节，皆在总结基本原理和实现。


【Data Link】
1. 环回接口地址必须是127.0.0.1吗？
   形如127.x.x.x的A类IP都可作为环回接口的地址，但常用的是127.0.0.1。
2. 环回接口为什么没有输入处理？
   发送到环回接口的数据报实质上被送到网络层的输入队列中，因此数据报没有离开网络，也就不可能从链路上接收到目标地址为环回接口地址的数据帧，所以不存在输入处理。
3. SLIP、环回和以太网接口，三者有何不同？
   SLIP和环回接口没有链路层首部和硬件地址，环回接口没有输入处理，而以太网接口都有。
4. SLIP和以太网接口如何分用输入帧，环回接口如何分用输出分组？
   SLIP将帧直接放进IP输入队列中，以太网接口则根据帧类型字段放到对应的协议输入队列中，环回接口则按目的地址族放到对应的输入队列中。


【ARP & RARP】
1. 何时发送ARP请求，何时应答ARP请求？
   当单播发送IP数据并且查询ARP高速缓存失败时，就会广播一个询问目的主机硬件地址的ARP请求；当接收到ARP请求的主机就是该请求所要查找的目的主机或目的主机的ARP代理服务器时，就会单播一个ARP应答。
2. 为什么两者的以太网帧类型不同？
   ARP值为0x0806，RARP为0x8035，其实对于发送方来说，利用ARP的op字段可以区分RARP，但对于接收方，由于ARP实现在内核中，而RARP一般实现为服务器，所以为了更易区分，就单独用另一个值标识。
3. 设计RARP服务器有哪些问题？
   一是怎么发送以太网帧以响应请求，这与系统相关。二是当存在多个服务器时，同时发送响应帧会造成以太网冲突，这可以通过分主从服务器和随机延时来优化避免。
4. ARP在等待应答时，它会如何处理发往给定目的的多个报文？
   在大多数的实现中，在等待一个ARP应答时，只将最后一个报文发给特定目的主机。Host Requirements RFC要求实现中必须防止这种类型的ARP洪泛，建议最高速率是每秒一次。
5. 免费ARP有什么作用？
   一般的ARP请求用于查询目标硬件地址，并等待应答。而免费的ARP发出请求并不一定期望应答，这可以有两方面的作用：
   1）一个主机可以确定是否存在相同IP地址的另一主机
   2）当本机硬件地址改变时，通知其它主机更新ARP高速缓存。
6. ARP如何映射一个IP多播地址？
   先获取IP多播地址的低23位，再与常量0x01005e7f0000按位或，结果就是对应的多播硬件地址。


【IP】
1. 何时何地分片？
   当数据报长度大于链路接口MTU且DF=0时，开始分片，分片可发生在源主机，也可发生在中途路由器。
2. 如何分片？
   1）计算每个分片的数据长度(不含IP首部)，除后一个分片外，其它分片数据长度为8字节的倍数。
   2）除复制对应数据外，还复制原始分组的首部及(部分)选项到新的每个分片中，更新新分片首部的头部长度、总长度、MF标志和偏移量。如果原始分组已经是分片，那么MF=1，否则最后一个分片MF=0，其余MF=1。
3. 何时何地重装？
   由于分片可以有不同的路由，而且中途路由器可能再次分片，因此只有目标主机才能重装所有分片。当接收端第一次收到一个MF或偏移量非零的分组时，则该分组就是一个必须被重装的分片，于是开始重装。
4. 如何重装？
   1）使用4元组{源地址，目标地址，协议，16位标识}为唯一标识查找当前分片所属的数据报(分片表)，如果没有找到，则创建分片表，按偏移量将当前分片插入到分片表，并启动重装定时器。
   2）如果重装定时器超时后，还没有组装好一个完整的IP数据报，此时如果已经收到第一个分片，则向源主机返回ICMP超时差错，最后丢弃收到的所有分片；否则，提交数据给适当的传输层处理。
5. 哪些分组能被转发，何时转发？
   到达非最终目的地系统的分组，且当系统配置为可转发或分组包含源路由时，才能被转发，但下列类型的分组除外：1）链路层广播 2）环回分组 3）网络0和E类目标地址 4）D类目标地址。


【ICMP】
1. ICMP报文有哪些类型，何时何地生成这些报文？
   包括请求、应答、差错和重定向4种，其中前两者可统一为查询类。请求当需要查询的时候由进程生成，应答由当内核收到请求报文时生成，当主机发出的数据报无法成功地提交给目的主机时，目的主机或中间路由器的IP或传输协议生成差错报文，并返回给原来的系统。
2. 内核怎么处理收到的ICMP报文？
   ICMP是一种传输层协议，其协议号为1，当IP层收到一个ICMP报文时，分用交给ICMP协议输入处理，ICMP协议输入根据其类型分别处理：1）请求---生成适当的应答报文 2）差错---提交给适当的传输层协议处理 3）应答---提交给等待ICMP报文的进程 4）重定向---更新路由表，并提交给等待的进程。
3. 怎么发送ICMP报文？
   构造ICMP报文-->计算ICMP检验和-->封装到IP数据报中->提交给IP协议输出处理，对于用户进程，须使用原始IP机制才能发送。


【TCP & UDP】
1. 为什么TCP首部存在首部长度字段，而UDP却没有？
   TCP首部存在选项，如mss,timestame,nop和wscale等。学习c＋＋如果不了解内存分配是一件非常可悲的事情。而且，可以这样讲，一个C＋＋程序员无法掌握内存、无法了解内存，是不能够成为一个合格的C＋＋程序员的。
    一、内存基本构成
    可编程内存在基本上分为这样的几大部分：静态存储区、堆区和栈区。他们的功能不同，对他们使用方式也就不同。
    静态存储区：内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。它主要存放静态数据、全局数据和常量。
    栈区：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。
    堆区：亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意大小的内存，程序员自己负责在适当的时候用free或delete释放内存。动态内存的生存期可以由我们决定，如果我们不释放内存，程序将在最后才释放掉动态内存。 但是，良好的编程习惯是：如果某动态内存不再使用，需要将其释放掉，否则，我们认为发生了内存泄漏现象。
    二、三者之间的区别
    我们通过代码段来看看对这样的三部分内存需要怎样的操作和不同，以及应该注意怎样的地方。
    例一：静态存储区与栈区
    char* p = “Hello World1”；
    char a[] = “Hello World2”；
    p[2] =‘A’；
    a[2] =‘A’；
    char* p1 = “Hello World1；”
    C++ 静态存储区 栈 堆的区别[网摘] - chen_hans - Seа" " hspace=0 src="https://img.php1.cn/3cd4a/1e618/bdf/129913486c37ddf6.jpeg" width=300 border=0>
    这个程序是有错误的，错误发生在p[2] = ‘A’这行代码处，为什么呢，是变量p和变量数组a都存在于栈区的（任何临时变量都是处于栈区的，包括在main（）函数中定义的变量）。但是，数据“Hello World1”和数据“Hello World2”是存储于不同的区域的。
    因为数据“Hello World2”存在于数组中，所以，此数据存储于栈区，对它修改是没有任何问题的。因为指针变量p仅仅能够存储某个存储空间的地址，数据“Hello World1”为字符串常量，所以存储在静态存储区。虽然通过p[2]可以访问到静态存储区中的第三个数据单元，即字符‘l’所在的存储的单元。但是因为数据“Hello World1”为字符串常量，不可以改变，所以在程序运行时，会报告内存错误。并且，如果此时对p和p1输出的时候会发现p和p1里面保存的地址是完全相同的。换句话说，在数据区只保留一份相同的数据（见图1－1）。
    例二：栈区与堆区
    char* f1（）
    {
    char* p = NULL；
    char a；
    p =
    return p；
    }
    char* f2（）
    {
    char* p = NULL：
    p =（char*）new char[4]；
    return p；
    }
    这两个函数都是将某个存储空间的地址返回，二者有何区别呢？f1（）函数虽然返回的是一个存储空间，但是此空间为临时空间。也就是说，此空间只有短暂的生命周期，它的生命周期在函数f1（）调用结束时，也就失去了它的生命价值，即：此空间被释放掉。所以，当调用f1（）函数时，如果程序中有下面的语句：
    char* p；
    p = f1（）；
    *p =‘a’；
    此时，编译并不会报告错误，但是在程序运行时，会发生异常错误。因为，你对不应该操作的内存（即，已经释放掉的存储空间）进行了操作。但是，相比之下，f2（）函数不会有任何问题。因为，new这个命令是在堆中申请存储空间，一旦申请成功，除非你将其delete或者程序终结，这块内存将一直存在。也可以这样理解，堆内存是共享单元，能够被多个函数共同访问。如果你需要有多个数据返回却苦无办法，堆内存将是一个很好的选择。但是一定要避免下面的事情发生：
    void f（）
    {
    …
    char * p；
    p =（char*）new char[100]；
    …
    }
    这个程序做了一件很无意义并且会带来很大危害的事情。因为，虽然申请了堆内存，p保存了堆内存的首地址。但是，此变量是临时变量，当函数调用结束时p变量消失。也就是说，再也没有变量存储这块堆内存的首地址，我们将永远无法再使用那块堆内存了。但是，这块堆内存却一直标识被你所使用（因为没有到程序结束，你也没有将其delete，所以这块堆内存一直被标识拥有者是当前您的程序），进而其他进程或程序无法使用。我们将这种不道德的“流氓行为”（我们不用，却也不让别人使用）称为内存泄漏。这是我们C++程序员的大忌！！请大家一定要避免这件事情的发生。
    总之，对于堆区、栈区和静态存储区它们之间最大的不同在于，栈的生命周期很短暂。但是堆区和静态存储区的生命周期相当于与程序的生命同时存在（如果您不在程序运行中间将堆内存delete的话），我们将这种变量或数据成为全局变量或数据。但是，对于堆区的内存空间使用更加灵活，因为它允许你在不需要它的时候，随时将它释放掉，而静态存储区将一直存在于程序的整个生命周期中。
    我们此专题仅仅是简要的分析了内存基本构成以及使用它们时需要注意的问题。对内存的分析和讨论将一直贯穿于我们以后所有的专题，这也就是为什么把它作为第一讲的原因。
2. 为什么这两种协议首部前面都是源和目的端口？
   当TCP收到一个ICMP差错时，必须检查两个端口号以决定差错对应于哪个连接；只有当UDP套接口连接到对端时，用户进程才会收到ICMP差错，例如当服务器未运行时，返回的ICMP端口不可达消息。
3. 当收到TCP或UDP数据包时，怎么提交给应用层？
   提交给绑定了目标地址或通配地址的那个插口，如果两者都有绑定(通过设置SO_REUSRADDR实现),则提交到目标地址的那个插口。
4. 计算首部检验和时，为什么要引入伪首部？
   这是因为考虑到IP层的可能差错，TCP和UDP需要验证数据包是否被递送到正确的协议和目的主机。
5. UDP何时会计算检验和，如何区分是否使用了检验和？
   UDP的检验和是可选的，当系统没有禁止(udpcksum非零)时，发送方会计算检验和，接收方还须输入分组检验和非零才会计算检验和。如果检验和字段非零，那么就使用了，反之没有。