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C++动态内存分配

news 来源：原创 2025/6/21 9:27:28

内存管理

  • 1.代码段（Code Segment / Text Segment）常量区
  • 2. 数据段（Data Segment）静态区
  • 3. BSS 段（未初始化数据段）
  • 4. 堆（Heap）
  • 5. 栈（Stack）
  • 6. 内存映射段（Memory Mapping Segment）
    • 对比总结
    • 内存布局示意图

在这里插入图片描述

1.代码段（Code Segment / Text Segment）常量区

  1. 功能
    存储程序的可执行机器指令，包括函数体、控制流逻辑和操作码。
  2. 特性
    只读且固定：防止程序意外修改自身代码，确保执行安全。
    共享性：多个进程可共享同一份代码（如操作系统内核、共享库）。
    编译时确定：大小和内容在编译阶段固化，运行时不可变。
  3. 存储内容
    函数定义和实现。
    字面量字符串（如 “Hello, World!”）。
    指令操作码（如加法、跳转指令）。

2. 数据段（Data Segment）静态区

  1. 功能
    存储已初始化的全局变量和静态变量。
  2. 特性
    读写区域：程序运行时可修改变量值。
    初始化值：变量值来自编译时的显式赋值。
    持续性：生命周期贯穿程序运行始终。
  3. 存储内容
    已初始化的全局变量（如 int global = 42;）。
    已初始化的静态变量（如 static int count = 0;）。
    全局 / 静态数组（如 char msg[] = “Hi”;）。

3. BSS 段（未初始化数据段）

  1. 功能
    存储未初始化的全局变量和静态变量。
  2. 特性
    零初始化：运行时自动初始化为 0（或空指针）。
    不占磁盘空间：仅在内存中分配，减少可执行文件大小。
    读写区域：与数据段相同，但初始值不同。
  3. 存储内容
    未初始化的全局变量（如 int global;）。
    未初始化的静态变量（如 static int temp;）。
    全局 / 静态数组（如 char buffer[1024];）。

4. 堆（Heap）

  1. 功能
    动态分配内存，用于运行时创建对象（如 malloc/new），堆是向上增长的。
  2. 特性
    手动管理：程序员负责申请（malloc/new）和释放（free/delete）。
    动态扩展：通过系统调用（如 brk/mmap）调整大小。
    碎片化风险：频繁分配 / 释放可能导致内存碎片，降低利用率。
    较大空间：理论上限为虚拟地址空间（如 64 位系统的 16EB）。
  3. 存储内容
    动态分配的对象（如 int* ptr = new int[100];）。
    运行时创建的数据结构（如链表、树）。
    共享内存区域（通过 shm_open 等 API 创建）。

5. 栈（Stack）

  1. 功能
    存储函数调用上下文和局部变量，实现函数调用栈。栈是向下增长的。
  2. 特性
    后进先出（LIFO）：由操作系统自动管理，通过栈指针（SP）操作。
    快速访问：通过寄存器直接操作栈顶，速度快于堆。
    自动回收：函数返回时自动释放内存，无需手动管理。
    固定大小：默认栈深度有限（如 Linux 默认 8MB），可能导致栈溢出。
  3. 存储内容
    局部变量（如 int x = 10;）。
    函数参数（如 void func(int a, int b) 的 a 和 b）。
    调用帧信息（返回地址、寄存器值、栈基址）。
    临时变量（如函数内的计算结果）。

6. 内存映射段（Memory Mapping Segment）

  1. 功能
    将文件或设备映射到进程地址空间，实现高效 I/O 和共享内存。
  2. 特性
    文件映射：通过 mmap() 将文件内容直接映射到内存，避免拷贝。
    共享内存：多个进程可映射同一文件，实现进程间通信（IPC）。
    动态加载：用于加载共享库（如 .so 文件）。
    虚拟内存：仅在访问时实际分配物理内存，节省资源。
  3. 存储内容
    动态链接库（如 libc.so）。
    通过 mmap() 映射的文件（如配置文件、数据库）。
    匿名内存映射（如 MAP_ANONYMOUS 创建的临时缓冲区）。
    共享内存对象（如 POSIX 共享内存）。

对比总结

区域存储内容生命周期分配方式访问速度风险/注意事项
代码段可执行指令、字面量字符串程序运行期间编译时静态分配最快不可修改（修改会触发段错误）
数据段已初始化全局/静态变量程序运行期间编译时静态分配快持续占用内存
BSS段未初始化全局/静态变量程序运行期间运行时零初始化快自动清零，节省磁盘空间
堆动态分配的对象（malloc/new）手动管理（free/delete）运行时系统调用（sbrk/mmap）较慢内存泄漏、碎片化、需手动释放
栈局部变量、函数调用帧函数执行期间自动分配/回收（SP指针）最快栈溢出（Stack Overflow）
内存映射段文件映射、共享库、匿名映射手动管理（munmap）运行时系统调用（mmap）中等需处理映射错误、同步问题

内存布局示意图

高地址 ──────────────────────────────────────────────────────────────────│                                                                 ││  命令行参数和环境变量                                             │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│                                                                 ││  栈 (向下增长)                                                    ││    ├─ 函数调用帧                                                   ││    ├─ 局部变量                                                     ││    └─ ...                                                         ││                                                                 │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│                                                                 ││  内存映射段                                                        ││    ├─ 文件映射                                                      ││    ├─ 共享库                                                        ││    └─ 匿名映射                                                      ││                                                                 │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│                                                                 ││  堆 (向上增长)                                                     ││    ├─ 动态分配的对象                                                 ││    └─ ...                                                         ││                                                                 │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│                                                                 ││  BSS段 (未初始化数据)                                               ││    ├─ 未初始化全局变量                                                ││    └─ 未初始化静态变量                                                ││                                                                 │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│                                                                 ││  数据段 (已初始化数据)                                              ││    ├─ 已初始化全局变量                                                ││    └─ 已初始化静态变量                                                ││                                                                 │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│                                                                 ││  代码段 (可执行指令)                                                ││    ├─ 函数体                                                        ││    └─ 字面量字符串                                                    ││                                                                 │└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘ 低地址

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编程日记 2025/5/27 8:41:45

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在 DevOps 领域&#xff0c;自动化是主要目标之一。这包括自动化软件部署方式。与其依赖某人在部署软件的机器上进行 rsync/FTP/编写软件&#xff0c;不如使用 CI/CD 的概念。 CI&#xff0c;即持续集成&#xff0c;是通过代码提交创建工件的步骤。这可以是 Docker 镜像&#…...

编程日记 2025/5/27 15:21:31

网络安全-等级保护(等保) 2-5-1 GB/T 25070—2019 附录B (资料性附录)第三级系统安全保护环境设计示例

################################################################################ 文档标记说明&#xff1a; 淡蓝色&#xff1a;时间顺序标记。 橙色&#xff1a;为网络安全标准要点。 引用斜体&#xff1a;为非本文件内容&#xff0c;个人注解说明。 加粗标记&#xff1a…...

编程日记 2025/5/27 20:45:23

精准掌控张力动态，重构卷对卷工艺设计

一、MapleSim Web Handling Library仿真和虚拟调试解决方案 在柔性材料加工领域&#xff0c;卷对卷&#xff08;Roll-to-Roll&#xff09;工艺的效率与质量直接决定了产品竞争力。如何在高动态生产场景中实现张力稳定、减少断裂风险、优化加工速度&#xff0c;是行业长期面临的…...

编程日记 2025/5/26 7:49:29

怎么使用python进行PostgreSQL 数据库连接？

使用Python连接PostgreSQL数据库 在Python中连接PostgreSQL数据库&#xff0c;最常用的库是psycopg2。以下是详细的使用指南&#xff1a; 安装psycopg2 首先需要安装psycopg2库&#xff1a; pip install psycopg2 # 或者使用二进制版本&#xff08;安装更快&#xff09; pi…...

编程日记 2025/5/17 5:38:18

SQL Server权限设置的几种方法

SQL Server 的权限设置是数据库安全管理的核心&#xff0c;正确配置权限可以有效防止数据泄露、误操作和恶意篡改。下面详细介绍 SQL Server 权限设置的方法&#xff0c;涵盖从登录名创建到用户授权的完整流程。 一、权限设置的基本概念 SQL Server 的权限体系主要包括以下几…...

编程日记 2025/5/29 13:14:45

Neo4j（一） - Neo4j安装教程（Windows）

文章目录 前言一、JDK与Neo4j版本对应关系二、JDK11安装及配置1. JDK11下载2. 解压3. 配置环境变量3.1 打开系统属性设置3.2 新建系统环境变量3.3 编辑 PATH 环境变量3.4 验证环境变量是否配置成功 三、Neo4j安装&#xff08;Windows&#xff09;1. 下载并解压Neo4j安装包1.1 下…...

编程日记 2025/5/30 0:13:00

idea启用lombok

有lombok的项目在用idea打开的时候会提示启用lombok&#xff0c;但是。。。不小心就落下了...

编程日记 2025/5/27 8:33:12

uniapp婚纱预约小程序

uniapp婚纱预约小程序&#xff0c;这套设计bug很多&#xff0c;是一个半成品&#xff0c;一个客户让我修改&#xff0c;很多问题&#xff0c;页面显示不了&#xff0c;评论不能用&#xff0c;注册不能用&#xff0c;缺少表&#xff0c;最后稍微改一下&#xff0c;但是也有小问题…...

编程日记 2025/5/29 8:45:18

基于OpenCV的SIFT特征匹配指纹识别

文章目录 引言一、概述二、关键代码解析1. SIFT特征提取与匹配2. 指纹身份识别3. 姓名映射 三、使用示例四、技术分析五、完整代码六、总结 引言 指纹识别是生物特征识别技术中最常用的方法之一。本文将介绍如何使用Python和OpenCV实现一个简单的指纹识别系统&#xff0c;该系…...

编程日记 2025/5/29 16:44:07

Vue3 加快页面加载速度 使用CDN外部库的加载 提升页面打开速度 服务器分发

介绍 CDN&#xff08;内容分发网络&#xff09;通过全球分布的边缘节点&#xff0c;让用户从最近的服务器获取资源&#xff0c;减少网络延迟&#xff0c;显著提升JS、CSS等静态文件的加载速度。公共库&#xff08;如Vue、React、Axios&#xff09;托管在CDN上&#xff0c;减少…...

编程日记 2025/5/31 9:18:11

C++23：ranges::iota、ranges::shift_left和ranges::shift_right详解

文章目录 引言ranges::iota定义与功能使用场景代码示例 ranges::shift_left定义与功能使用场景代码示例 ranges::shift_right定义与功能使用场景代码示例 总结 引言 C23作为C编程语言的一个重要版本&#xff0c;为开发者带来了许多新的特性和改进。其中&#xff0c;ranges::io…...

编程日记 2025/6/19 20:51:37

Spring 框架中适配器模式的五大典型应用场景

Spring 框架中适配器模式的应用场景 在 Spring 框架中&#xff0c;适配器模式&#xff08;Adapter Pattern&#xff09;被广泛应用于将不同组件的接口转化为统一接口&#xff0c;从而实现组件间的无缝协作。以下是几个典型的应用场景&#xff1a; 1. HandlerAdapter - MVC 请…...

编程日记 2025/5/29 17:15:39

【Unity】 HTFramework框架（六十五）ScrollList滚动数据列表

更新日期&#xff1a;2025年5月16日。 Github 仓库&#xff1a;https://github.com/SaiTingHu/HTFramework Gitee 仓库&#xff1a;https://gitee.com/SaiTingHu/HTFramework 索引 一、ScrollList滚动数据列表二、使用ScrollList1.快捷创建ScrollList2.ScrollList的属性3.自定义…...

编程日记 2025/5/29 10:49:13

Android SwitchButton 使用详解：一个实际项目的完美实践

Android SwitchButton 使用详解&#xff1a;一个实际项目的完美实践 引言 在最近开发的 Android 项目中&#xff0c;我遇到了一个需要自定义样式开关控件的需求。经过多方比较&#xff0c;最终选择了功能强大且高度可定制的 SwitchButton 控件。本文将基于实际项目中的使用案…...

编程日记 2025/5/27 4:54:39