进程内存分布（详解）

由编译器自动分配释放，速度较快用来存储函数调用时的临时信息的结构，存放为运行时函数分配的局部变量函数参数返回数据返回地址等。这些局部变量等空间都会被释放程序运行过程中函数调用时参数的传递也在栈上进行，如递归调用栈当栈过多的时候，就是导致栈溢出（比如大量的递归调用或者大量的内存分配）栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域，空间有限。

m0_65346989

3369人浏览 · 2023-04-26 22:36:02

m0_65346989 · 2023-04-26 22:36:02 发布

内存分布

以32位系统为例，共有4G的寻址能力，进程在内存中的分布如下图所示。Linux默认将高地址的1G空间分配给内核，称为内核空间，剩下的3G空间分配给进程使用，称为用户空间。

名称
操作系统内核区	用户不可见
用户栈	栈指针，向下扩展
动态堆	向上扩展
全局区（静态区）	.data初始化.bss未初始化
文字常量区（只读数据）	常量字符串
程序代码区	栈指针，向下扩展

1.栈区：

由编译器自动分配释放，速度较快
用来存储函数调用时的临时信息的结构，存放为运行时函数分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。这些局部变量等空间都会被释放
程序运行过程中函数调用时参数的传递也在栈上进行，如递归调用栈
当栈过多的时候，就是导致栈溢出（比如大量的递归调用或者大量的内存分配）
栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域，空间有限

2. 堆区：

由程序员分配(new,malloc)释放(delete,free)，并指明大小，速度较慢
若程序员不释放，导致内存泄漏，new完没有delete
不过在整个程序结束时由操作系统回收,但是这样无疑增加了操作系统的负担
高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域，空间很大，比较灵活
频繁地分配和释放不同大小的堆空间容易产生内存碎片

注：当堆区数据地址和栈区数据地址相同时（碰面了）就代表，数据已用完。

3. 全局区（静态区static）：

全局变量和静态变量是放在一起的
初始化的全局变量和静态变量（static修饰的）放在一块区域.data节
未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域.bss（不占磁盘空间，不做具体解释）
程序结束后由系统释放

4. 文字常量区：

常量字符串就是放在这里，程序结束后由系统释放

5. 程序代码区：

存放函数体的二进制代码

代码举例

//main.cpp 程序代码区
#define a 3 //代码区
int a = 0; //全局初始化区 
char *p1; //全局未初始化区 
main() 
{ 
    int b; //栈 
    char s[] = "abc"; //栈 
    char *p2; //栈 
    char *p3 = "123456"; //123456\0在常量区，p3在栈上。 
    static int c =0； //全局（静态）初始化区 
    p1 = (char *)malloc(10); 
    p2 = (char *)malloc(20); //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。 
    strcpy(p1, "123456"); //123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。 
}

二、不同区内存分配、管理方式

从静态存储区分配

内存在程序编译的时候已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如：全局变量，static变量。

在栈上创建

在执行函数时，函数内局部变量的存储单元可以在栈上创建，函数执行结束时，这些内存单元会自动被释放。

从堆上分配（动态内存分配）

程序在运行的时候使用malloc或者new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。

三、堆和栈的区别

管理方式不同：

栈是由编译器自动申请和释放空间，堆是需要程序员手动申请和释放；

空间大小不同：

栈的空间是有限的，在32位平台下，VC6下默认为1M，堆最大可以到4G；

能否产生碎片：

栈和数据结构中的栈原理相同，在弹出一个元素之前，上一个已经弹出了，不会产生碎片，如果不停地调用malloc、free会造成内存碎片很多；

生长方向不同：

栈，向着内存减小的方向生长，堆生长方向是向上的，是向着内存地址增加的方向。

分配方式不同：

栈有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 malloc 函数进行分配。
堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。

分配效率不同：

栈的效率比堆高很多。
栈是机器系统提供的数据结构，计算机在底层提供栈的支持，分配专门的寄存器来存放栈的地址，压栈出栈都有相应的指令，因此比较快。
堆是由库函数提供的，机制很复杂，库函数会按照一定的算法进行搜索内存，因此比较慢。

四、几个问题的解释：

1 为什么栈比堆快？

栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆是由new/malloc分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便。
而且
栈使用的是一级缓存，他们通常都是被调用时处于存储空间中，调用完毕立即释放
堆则是存放在二级缓存中，生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定

2 关于堆栈的申请内存情况

只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序分配内存，否则将报异常提示栈溢出。对于堆，操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中

3 关于函数调用的过程调用栈

栈为执行的线程留出了内存空间，当函数被调用的时候，会有一个过程调用栈，栈内保存函数调用的返回地址，被调用函数的入口参数局部变量等信息，调用结束后，这些信息被释放，然后栈顶指针继续指到返回地址的位置。所以每个线程都有自己的栈，那么栈空间就是私有的。线程结束的时候栈会被回收。一个简单的调用例子,主函数调用了caller，caler又调用了add