程序中内存分配的原理分析

这里有一篇写的不错的也是关于内存的分配，从一个小的程序分析的，下面是它的网址：
一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、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。
2、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.
3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 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。 - 程序结束后有系统释放  
4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。 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。 这里有一个经典的例子可以说明一下：下面的示意图显示了内存的分配情况。

-2． 例子(一)
int a = 0; //全局区
 
void main()
{
    int b; //栈
    char s[] = "abc"; //s在栈,"abc"在文字常量区
    char *p1,*p2; //栈
    char *p3 = "123456"; //"123456"在常量区，p3在栈上
    static int c =0; //全局区
    p1 = (char *)malloc(10); //p1在栈，分配的10字节在堆
    p2 = (char *)malloc(20); //p2在栈，分配的20字节在堆
    strcpy(p1, "123456"); //"123456"放在常量区
    //编译器可能将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}
 
3． 例子(二)
//返回char型指针
char *f()
{
    //s数组存放于栈上
    char s[4] = {'1','2','3','0'};
    return s; //返回s数组的地址，但程序运行完s数组就被释放了
}
void main()
{
    char *s;
    s = f();
    printf ("%s", s); //打印出来乱码。因为s所指向地址已经没有数据
}
二、堆和栈的理论知识
2.1申请方式
stack:
   由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量int b;系统自动在栈中为b开辟空间
heap:
  需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
如p1=(char*)malloc(10);
在C++中用new运算符
如p2=(char*)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
2.2 申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
堆：首先应该知道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，另外，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，代码中的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。
2.3申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。

堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
2.4申请效率的比较：
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.
   另外，在WINDOWS下，最好的方式是用Virtual Alloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一块内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。
2.5堆和栈中的存储内容
栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。
当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。
知识点：
char *p="1234567890";
"1234567890" 是一个字符串常量，C和C++的标准都规定：任何试图改变字符串常量的行为其结果是“未定义的”。但是上述语句的指针定义却不能阻止通过指针 p 来改变 字符串常量"1234567890"的这种行为，比如：*p = 'a';，编译器发现不了这个错误。
正确的定义方式应该是：const char *p="1234567890";

>> 指针可以这样初始化吗???
回答又是可以的。由于历史的原因，标准在这一点上作了一些“妥协”：既允许字符常量指针自动转换为非常量指针。但是使用者应该知道这样做存在着上述问题。因为这个原因，C++标准把这种转换标记为“Deprecated”，应该避免使用。