記憶體配置
記憶體起始與結束位址。
記憶體開始位址由下表最下方開始，記憶體結束位址在最上方。
| 開始與結束 | 位址高低 | 位址 |
|---|---|---|
| 結束 | 高 | 0xFFFFFFFF |
| 0xFFFFFFFE | ||
| 0xFFFFFFFD | ||
| 0xFFFFFFFC | ||
| ↑ | ...... | |
| ...... | ||
| ...... | ||
| ...... | ||
| 低 | 0x00000004 | |
| 0x00000002 | ||
| 0x00000001 | ||
| 開始 | 0x00000000 |
記憶體區段
記憶體區段根據位址由高到低分別為Kernel, Stack, 尚位使用區域, Heap, bass, data, code。
| 位址高低 | 記憶體區塊 | 位址成長方向 | 儲存項目 |
|---|---|---|---|
| 高 | Kernel | 作業系統核心 | |
| ↑ | Stack | ↓ | 區域變數 |
| 尚未使用區域 | |||
| Heap | ↑ | 動態配置記憶體 | |
| bss segment | 未初始化全域變數, 靜態變數 | ||
| data segment | 已初始化全域變數, 靜態變數 | ||
| 低 | code segment | 常數與程式執行檔 |
作業系統核心
處理cpu記憶體Devices與應用程式運作。
stack(堆疊) 儲存區域變數的記憶體區塊
儲存區域變數與函式參數與函式傳回值，記憶體大小只有8M，記憶體位址成長的方向是向下成長。
Heap(堆積) 儲存動態配置變數的記憶體區塊
儲存由動態配置(new與malloc)產生的變數，記憶體大小取決電腦實體記憶體大小(可能8GB或更大)，記憶體位址成長的方向是向上成長。
bss segment 記憶體區塊
儲存未初始化全域變數與靜態變數。
data segment 記憶體區塊
儲存已初始化全域變數與靜態變數。
code segment 記憶體區塊
儲存常數與程式執行檔。
變數記憶體位址
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#include <stdio.h>
const int global_x = 1; // 儲存於 code segment(常數)
int global_y = 1; // 儲存於 data segment(已初始化全域變數）
int global_z; // 儲存於 bss(未初始全域變數)
int fun1(int param1) { // 儲存於 stack (函式參數)
return param1; // 儲存於 stack (函式傳回值)
}
int main() {
const static int x = 1; // 儲存於 code segment(常數)
static int y = 1; // 儲存於 data segment(已初始化靜態變數）
static int z; // 儲存於 bss(未初始靜態變數)
int w = 1; // 儲存於 stack (區域變數)
fun1(w);
// 儲存於 heap (動態分配指標)
char *buf = (char*) malloc(sizeof(char) * 100);
// ...
free(buf);
int* p = new int(3); // 儲存於 heap (動態分配指標)
delete p;
return 0;
}
Stack
- 儲存在Stack的變數，變數離開有效範圍(Scope)後，會由系統自動回收記憶體位址。
- Stack記憶體容量8M。
- 記憶體位址向下成長。
- 不會memory leak。
以下程式碼在函式中建立三個變數，並觀察三個變數的記憶體位址是由大至小遞減。證明記憶體位址向下成長。
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void funcMemoryLocation() {
int var1 = 10;
int var2 = 20;
int var3 = 30;
cout << "va1 = " << (long long)&var1 << endl;
cout << "va2 = " << (long long)&var2 << endl;
cout << "va3 = " << (long long)&var3 << endl;
}
執行結果
va1 = 140702053822444
va2 = 140702053822440
va3 = 140702053822436
Heap
- 儲存動態配置(new與malloc)產生的變數，由程式設計師手動回收記憶體位址，或待主程式生命周期結束後被系統回收記憶體位址。
- Heap記憶體容量取決於電腦的記憶體大小。
- 記憶體位址向上遞增。
- 會memory leak。
以下程式碼動態分配建立三個變數，並觀察三個變數的記憶體位址是由小至大增長。證明動態分配記憶體位址向上成長。
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int main() {
int* p1 = new int(10);
int* p2 = new int(20);
int* p3 = new int(30);
cout << "p1 address = " << (long long)p1 << endl;
cout << "p2 address = " << (long long)p2 << endl;
cout << "p3 address = " << (long long)p3 << endl;
delete p1;
delete p2;
delete p3;
p1 = nullptr;
p2 = nullptr;
p3 = nullptr;
return 0;
}
執行結果
p1 address = 105553116315664
p2 address = 105553116315680
p3 address = 105553116315696
尚未使用區域
變數在Stack記憶體區塊，位址增長的方向是向下，變數在Heap記憶體區塊，位址增長的方向是向上，未避免Stack與Heap的記憶體位址成長時互相交疊，中間有一個區域是分隔Stack與Heap。