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如何管理,实现和分配堆和堆栈内存?

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在C / C中,我们可以在堆栈或堆上存储变量,函数,成员函数,类的实例 .

每个如何实施?如何管理(高级别)? gcc是否预先分配了一大块内存用于堆栈和堆,然后根据请求发送?原始内存来自RAM吗?

可以在堆而不是堆栈上分配函数吗?

澄清

我真的在询问堆和堆栈存储器的实现和管理 . After reading referenced question,我没有找到任何解决这个问题的内容......感谢您的链接

2 回答

  • 5

    现代操作系统不允许您直接访问硬件RAM,而是将其抽象在所谓的虚拟内存中,并根据需要映射到RAM . 每个进程通常都有自己的完整地址空间的私有副本 . 这允许操作系统在运行时将进程的内存移动到RAM中,甚至可以将其交换到磁盘 . 这是透明地发生的,即没有通知进程这样的重定位,并且不需要代码来处理这种情况 . (某些实时应用程序可能会使用技术来防止其内存被换出) .

    将目标文件链接到可执行文件或动态库时,链接器会为函数/方法的cpu指令和所有全局变量静态分配内存 . 当os加载可执行文件或动态库时,它会将预先分配的内存映射到实际内存中 .

    在启动时,每个线程都会收到一个称为堆栈的专用内存区域 . 每次调用函数/方法时,编译器都会插入代码以自动分配(通过递增堆栈指针)来自堆栈的足够内存,以保存函数/方法使用的所有参数,局部变量和返回值(如果有) . 如果编译器确定将一些变量留在处理器寄存器中就足够了,它就不会为堆栈分配内存 . 当函数/方法返回时,它运行编译器生成的代码以释放(通过递减堆栈指针)该内存 . 请注意,当在退出中定义块时,将调用堆栈上任何对象的析构函数,这可能需要很长时间才能返回 . 此外,编译器可以自由地重用其认为合适的alloacated内存 .

    抛出异常时,编译器编译器会插入知道堆栈布局的特殊代码,并且可以解除它直到找到合适的异常处理程序 .

    与此相反,堆上的内存使用 new / delete 进行分配,编译器为此使用系统库插入代码来请求或释放内存 .

    请注意,这是一个简化的描述,让您了解内存分配的工作原理 .

  • 4

    基本上堆不是由编译器实现的,而是由C运行时库实现的 . 显然,这段代码非常依赖于平台 . 在Unix或类Unix系统上,实现通常基于sbrk / brk系统调用,并且分配更大量的内存以减少系统调用的数量 . 然后由堆内存管理器管理此内存 . 如果需要更多内存,则会发出对sbrk的新调用 . 如果您对调试堆管理例程感兴趣,可以使用sbrk(0)获取堆的当前结束地址 . 大多数内存管理器在进程的生命周期内不会将内存返回给操作系统(如果满足某些约束,gnu c运行时库会执行) .

    更详细的描述可在http://gee.cs.oswego.edu/dl/html/malloc.html中找到 .

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