標題: 局部變量內存分配解疑 [打印本頁]
作者: heicc 時間: 2015-1-5 14:23
標題: 局部變量內存分配解疑
最近在做一個疲勞試驗系統，一直在程序執行效率上做功夫。也記不清最早是從哪聽說的：定義變量，能定義在函數內絕不定義成全局，能定義在循環內絕不定義成函數范圍……深以為意！曾經犯過一個錯誤，在函數體內定義了一個和全局變量同名的變量，但在修改注釋的時候不小心將這個局部變量的生命給//掉了……編譯無錯，執行總是不對，弄了很久才發現錯誤所在。現在寫程序慎之又慎，盡量不使用全局變量，要使用也用規范的變量命名方式將全局與局部區分開。今天讀了篇文章，摘錄如下：
一個由C/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分
1、棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類似于數據結構中的棧。
2、堆區（heap） — 一般由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結束時可能由OS回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表，呵呵。
3、全局區（靜態區）（static）—，全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域， 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。 - 程序結束后有系統釋放
4、文字常量區 —常量字符串就是放在這里的。 程序結束后由系統釋放
5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。
一個正常的程序在內存中通常分為程序段，數據端和堆棧三部分。程序段里放著程序的機器碼和只讀數據，這個段通常是只讀，對它的寫操作是非法的。數據段放的是程序中的靜態數據。動態數據則通過堆棧來存放。在內存中，它們的位置如下：
+------------------+ 內存低端
| 程序段 |
|------------------|
| 數據段 |
|------------------|
| 堆 棧 |
+------------------+ 內存高端
堆棧是內存中的一個連續的塊。一個叫堆棧指針的寄存器（SP）指向堆棧的棧頂。堆棧的底部是一個固定地址。堆棧有一個特點就是，后進先出。也就是說，后放入的數據第一個取出。它支持兩個操作，PUSH和POP。PUSH是將數據放到棧的頂端，POP是將棧頂的數據取出。
在高級語言中，程序函數調用和函數中的臨時變量都用到堆棧。為什么呢？因為在調用一個函數時，我們需要對當前的操作進行保護，也為了函數執行后，程序可以正確的找到地方繼續執行，所以參數的傳遞和返回值也用到了堆棧。通常對局部變量的引用是通過給出它們對SP的偏移量來實現的。另外還有一個基址指針（FP，在Intel芯片中是BP），許多編譯器實際上是用它來引用本地變量和參數的。通常，參數的相對FP的偏移是正的，局部變量是負的。
當程序中發生函數調用時，計算機做如下操作：首先把參數壓入堆棧；然后保存指令寄存器(IP)中的內容，做為返回地址(RET)；第三個放入堆棧的是基址寄存器(FP)；然后把當前的棧指針(SP)拷貝到FP，做為新的基地址；最后為本地變量留出一定空間，把SP減去適當的數值。
在函數體中定義的變量通常是在棧上，用malloc, calloc, realloc等分配內存的函數分配得到的就是在堆上。在所有函數體外定義的是全局量，加了static修飾符后不管在哪里都存放在全局區（靜態區）,在所有函數體外定義的static變量表示在該文件中有效，不能extern到別的文件用，在函數體內定義的static表示只在該函數體內有效。另外，函數中的"adgfdf"這樣的字符串存放在常量區。
……
寫得我是心里癢癢啊……太好了！以前我有一個錯誤認識，示例：
void aaa()
{
int i;
for ( i = 0; i < 100; ++ i )
{
int j;
j = i;
}
}
我總以為調用函數時 i 聲明并分配內存一次，而 j 每循環一次分配一次內存。恐怕是和變量作用域混淆了。以前寫程序不用太過關心效率，聲明在循環里還是循環外都不以為意，執行起來也無甚差別�？涩F在，循環次數更加巨大，還要求在極短時間內執行完畢……我有點慌咯，我的局部變量假如還不是系統變量類型而是我自己聲明的類……那光構造和析構都要人老命了……我到底是不是庸人自擾呢？
寫程序試試吧……
.h
class TForm1
{
public: void aaa();
};
.cpp
void TForm1::aaa()
{
int i = 0;
for ( i; i < 100; ++ i )
{
int j;
j = i;
}
}
主函數省略，也就是調用aaa()。然后第一次主動打開CPU觀察器
……居然是第一次，寫了快4年程序的第一次！我想被人知道我得被鄙視個半死……幸好以前8086匯編學得還行，單片機也一直堅持用匯編編程，有這些基礎，看起來也不是很難：
感謝上面說的那篇“神作”！可愛的 add esp,-0x08 原來一早就分配好區域了……[ ebp-0x04 ]就是i，[ ebp-0x08 ]就是j。感謝偉大的編譯器幫我們干完這些……看來我是杞人憂天了。
以前一直以為變量的內存分配就是“new”一塊內存……大錯特錯啊……棧區就擺在那，局部變量若直接聲明，分配個P內存。但也由于棧區大小有限制，所以終于明白了一句話：優先用vector管理數組，堆是不限制咱的，vector本身就是幾個指針而已。于是又明白了一點……以前在函數內建一個超大數組編譯出錯，不是內存不夠，是棧區限制，
以前還以為這是數組本身的特性所致。
以前夜郎自大了……還是虛心學習吧……
作者: 死亡之吻 時間: 2015-5-8 11:02
好貼，mark一下，以后繼續學習
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