C/C++中有关内存问题的汇总

一、C/C&＃43;&＃43;类型大小问题

特别地&＃xff0c;NULL占用4字节。

二、数据存储问题

&＃xff08;一&＃xff09;、C/C&＃43;&＃43;内存中五大区域

其在内存中分配的位置图如下。

1、堆&＃xff08;Heap&＃xff09;

存放着由操作malloc/free&＃xff0c;new/delete分配/释放的内存&＃xff08;不太安全的内存管理方式&＃xff09;。堆可以动态地扩展和收缩&＃xff0c;这个区域通常较大&＃xff0c;并向高地址扩展。动态内存的生存期人为决定&＃xff0c;使用灵活。缺点是容易造成内存泄漏&＃xff08;Memory Leakage&＃xff09;&＃xff0c;频繁操作会产生大量内存碎片。

&＃xff08;1&＃xff09;、内存碎片&＃xff08;Memory Fragment&＃xff09;

内存碎片分为两种&＃xff1a;外部碎片和内部碎片。

①、外部碎片&＃xff08;External Memory Fragment&＃xff09;

外部碎片指的是还没有被分配出去&＃xff08;不属于任何进程&＃xff09;&＃xff0c;但由于太小了无法分配给申请内存空间的新进程的内存空闲区域。
外部碎片是出于任何已分配区域或页面外部的空闲存储块。这些存储块的总和可以满足当前申请的长度要求&＃xff0c;但是由于它们的地址不连续或其他原因&＃xff0c;使得系统无法满足当前申请。
多道可变连续分配只有外部碎片。

②、内部碎片&＃xff08;Internal Memory Fragment&＃xff09;

内部碎片就是已经被分配出去&＃xff08;能明确指出属于哪个进程&＃xff09;却不能被利用的内存空间&＃xff1b;
内部碎片是处于区域内部或页面内部的存储块。占有这些区域或页面的进程并不使用这个存储块。而在进程占有这块存储块时&＃xff0c;系统无法利用它。直到进程释放它&＃xff0c;或进程结束时&＃xff0c;系统才有可能利用这个存储块。
单道连续分配只有内部碎片。多道固定连续分配既有内部碎片&＃xff0c;又有外部碎片。

③、内存碎片减少的方法&＃xff08;Solutions&＃xff09;

采用控制页边界对齐和内存字节对齐、将相邻空闲内存块连接起来、内存池等先进的内存管理机制。

2、栈&＃xff08;Stack&＃xff09;

存放函数的参数值&＃xff0c;局部变量&＃xff0c;函数执行结束时会被自动释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中&＃xff0c;效率高&＃xff0c;但是容量有限。&＃xff08;栈方便用来保存/恢复调用现场&＃xff0c;可以把其看成一个暂时保存和交换数据的区域&＃xff09;

3、BSS段&＃xff08;Block Started by Symbol Segment&＃xff09;

用来存放程序未初始化的全局变量。不保存在硬盘上&＃xff0c;只是记录数据所需空间的大小&＃xff0c;程序开始执行之前&＃xff0c;由内核进行初始化为0。BSS段属于静态内存分配&＃xff0c;即程序一开始就将其清零了。

4、数据段&＃xff08;Data Segment&＃xff09;

用来存放程序已初始化的全局变量。数据段属于静态内存分配。其中static静态变量存放在数据段中&＃xff0c;而非栈区。

5、代码段&＃xff08;Code Segment/Text Segment&＃xff09;

用来存放程序执行代码。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定&＃xff0c;通常为只读&＃xff08;某些架构也允许代码段为可写&＃xff0c;即允许修改程序&＃xff09;&＃xff0c;也有可能包含一些只读的常量&＃xff0c;例如字符串常量等。

三、结构体和数组的问题

如下所示&＃xff0c;假如系统的数据存储方式为小端模式&＃xff08;Little Endian&＃xff09;&＃xff0c;三个输出应该是什么&＃xff1f;

#include struct data {uint16_t a;uint8_t b;uint16_t c;
}*example;int main(int argc, char* argv[]) {uint8_t num[] &＃61; { 1,2,3,4,5,6,7 };example &＃61;(struct data*)num;printf("%x %x %x", example->a, example->b, example->c);system("pause");return 0;
}


输出结构是 0x0201 0x03 0x0605&＃xff0c;这是为什么呢&＃xff1f;看下面的数据存放图。

可以得出结构体中16位的a等于0x0201&＃xff0c;8位的b等于0x03&＃xff0c;16位的c等于0x0605。由于内存对齐&＃xff0c;成员b只用到了低字节0x03&＃xff0c;0x04就被舍弃了&＃xff08;实际上还存在内存里&＃xff0c;但用不到&＃xff0c;除非在b的地址加上一字节偏移&＃xff0c;如使用*(&(example->b)&＃43;1) 就能读到0x04&＃xff09;。

参考链接&＃xff1a;
C/C&＃43;&＃43;内存分配方式与存储区