对c和c++语言内存的理解

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1、在C和C++语言开发中，指针、内存一直是学习的重点。因为C语言作为一种偏底层的中低级语言，提供了大量的内存直接操作的方法，这一方面使程序的灵活度最大化，同时也为bug埋下很多隐患。　　因此，无论如何，我们都要对内存有一个清晰的理解。　　一、对内的分配　　32位操作系统支持4GB内存的连续访问，但通常把内存分为两个2GB的空间，每个进程在运行时最大可以使用2GB的私有内存（0x00000000—0x7FFFFFFF）。即理论上支持如下的大数组：charszBuffer[2*1024*1024*1024];　　当然，

2、由于在实际运行时，程序还有代码段、临时变量段、动态内存申请等，实际上是不可能用到上述那么大的数组的。　　至于高端的2GB内存地址（0x80000000—0xFFFFFFFF），操作系统一般内部保留使用，即供操作系统内核代码使用。在Windows和Linux平台上，一些动态链接库（Windows的dll，Linux的so）以及ocx控件等，由于是跨进程服务的，因此一般也在高2GB内存空间运行。　　可以看到，每个进程都能看到自己的2GB内存以及系统的2GB内存，但是不同进程之间是无法彼此看到对方的。当然，操作系统在底

3、层做了很多工作，比如磁盘上的虚拟内存交换（请看下以标题），不同的内存块动态映射等等。　　二、虚拟内存　　虚拟内存的基本思想是：用廉价但缓慢的磁盘来扩充快速却昂贵的内存。在一定时刻，程序实际需要使用的虚拟内存区段的内容就被载入物理内存中。当物理内存中的数据有一段时间未被使用，它们就可能被转移到硬盘中，节省下来的物理内存空间用于载入需要使用的其他数据。　　在进程执行过程中，操作系统负责具体细节，使每个进程都以为自己拥有整个地址空间的独家访问权。这个幻觉是通过“虚拟内存”实现的。所有进程共享机器的物理内存，当内存使用完

4、时就用磁盘保存数据。在进程运行时，数据在磁盘和内存之间来回移动。内存管理硬件负责把虚拟地址翻译为物理地址，并让一个进程始终运行于系统的真正内存中，应用程序员只看到虚拟地址，并不知道自己的进程在磁盘与内存之间来回切换。　　从潜在的可能性上说，与进程有关的所有内存都将被系统所使用，如果该进程可能不会马上运行（可能它的优先级低，也可能是它处于睡眠状态），操作系统可以暂时取回所有分配给它的物理内存资源，将该进程的所有相关信息都备份到磁盘上。　　进程只能操作位于物理内存中的页面。当进程引用一个不在物理内存中的页面时，MMU

5、就会产生一个页错误。内存对此事做出响应，并判断该引用是否有效。如果无效，内核向进程发出一个“segmentationviolation（段违规）”的信号，内核从磁盘取回该页，换入内存中，一旦页面进入内存，进程便被解锁，可以重新运行——进程本身并不知道它曾经因为页面换入事件等待了一会。　　三、内存的使用　　对于程序员，我们最重要的是能理解不同进程间私有内存空间的含义。C和C++的编译器把私有内存分为3块：基栈、浮动栈和堆。如下图：　　（1）基栈：也叫静态存储区，这是编译器在编译期间就已经固定下来必须要使用的内存，如

6、程序的代码段、静态变量、全局变量、const常量等。　　（2）浮动栈：很多书上称为“栈”，就是程序开始运行，随着函数、对象的一段执行，函数内部变量、对象的内部成员变量开始动态占用内存，浮动栈一般都有生命周期，函数结束或者对象析构，其对应的浮动栈空间的就拆除了，这部分内容总是变来变去，内存占用也不是固定，因此叫浮动栈。　　（3）堆：C和C++语言都支持动态内存申请，即程序运行期可以自由申请内存，这部分内存就是在堆空间申请的。堆位于2GB的最顶端，自上向下分配，这是避免和浮动栈混到一起，不好管理。我们用到malloc

7、和new都是从堆空间申请的内存，new比malloc多了对象的支持，可以自动调用构造函数。另外，new创建对象，其成员变量位于堆里面。　　我们来看一个例子：constintn=100;voidFunc(void){charch=0;char*pBuff=(char*)malloc(10);//…}　　这个函数如果运行，其中n由于是全局静态变量，位于基栈，ch和pBuff这两个函数内部变量，ch位于浮动栈，而pBuff指向的由malloc分配的内存区，则位于堆栈。　　在内存理解上，最著名的例子就是线程启动时的参数传

8、递。　　函数启动一个线程，很多时候需要向线程传参数，但是线程是异步启动的，即很可能启动函数已经退出了，而线程函数都还没有正式开始运行，因此，绝不能用启动函数的内部变量给线程传参。道理很简单，函数的内部变量在浮动栈，但函数退出时，浮动栈自动拆除，内存空间已经被释放了。当线程启动时，按照给的参数指针去查询变量，实际上是在读一块无效的内存区域，程序会因此而崩溃。　　那怎么办呢？