一般而言，分配給進程的內存有四個概念上不同的區域，分別為：代碼段、數據段、堆和棧，其中數據段又可以細分為初始化為非零的數據和初始化為零的數據。如下圖所示：

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。
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(BSS)。 - 程序結束后由系統釋放
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。

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| 程序棧 ? ? ? ? ? ? ?|----------高地址--〉低地址

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| 堆 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? |----------向上增長

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| BSS ? ? ? ? ? ? ? ? |----------數據段

| 全局和靜態變量 |

------------------- ----------低地址

| 可執行代碼 ? ? ? |----------代碼段

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可執行指令放在代碼段中，任何時刻，內存中只有一份相同程序的指令拷貝，多個實例共享這些代碼。

初始化為非零的靜態數據和全局數據存放在數據段中，運行相同程序的每個進程，有自己的數據段。

初始化為零的全局數據和靜態分配數據存放在進程的BSS區域中，每個運行的進程都有自己的BSS，程序運行的時候，將數據放到數據段中，由此可知，只有初 始化為非零的變量才占用空間，所以對于類似static int ss[1024];這樣的數組自動用0來填充，它占的空間很小。

堆，動態內存來自于堆，即：通過malloc得到的空間，通常情況下，堆是向上增長的，即：后面分配的地址比前面的地址在數值上大一些。

棧，分配本地變量的地方，函數參數、函數的返回值和返回地址也放在棧空間中，需要特別注意的是，當函數返回后，存儲在棧空間中的函數變量“自動消失”，空間被其他函數使用。棧空間是向下增長的。

物理內存和虛擬內存

要理解內存在程序中是如何分配的，首先需要理解如何將內存從操作系統分配給程序。計算機上的每一個進程都認為自己可以訪問所有的物理內存。顯然，由于同時在運行多個程序，所以每個進程不可能擁有全部內存。實際上，這些進程使用的是 虛擬內存。

只 是作為一個例子，讓我們假定您的程序正在訪問地址為 629 的內存。不過，虛擬內存系統不需要將其存儲在位置為 629 的 RAM 中。實際上，它甚 至可以不在 RAM 中 —— 如果物理 RAM 已經滿了，它甚至可能已經被轉移到硬盤上！由于這類地址不必反映內存所在的物理位置，所以它們被稱為虛 擬內存。操作系統維持著一個虛擬地址到物理地址的轉換的表，以便計算機硬件可以正確地響應地址請求。并且，如果地址在硬盤上而不是在 RAM 中，那么操 作系統將暫時停止您的進程，將其他內存轉存到硬盤中，從硬盤上加載被請求的內存，然后再重新啟動您的進程。這樣，每個進程都獲得了自己可以使用的地址空 間，可以訪問比您物理上安裝的內存更多的內存。

在 32-位 x86 系統上，每一個進程可以訪問 4 GB 內存。現在，大部分人的系統上并沒有 4 GB 內存，即使您將 swap 也算上， 每個進程所使用的內存也肯定少于 4 GB。因此，當加載一個進程時，它會得到一個取決于某個稱為 系統中斷點（system break）的 特定地址的初始內存分配。該地址之后是未被映射的內存 —— 用于在 RAM 或者硬盤中沒有分配相應物理位置的內存。因此，如果一個進程運行超出了它初 始分配的內存，那么它必須請求操作系統“映射進來（map in）”更多的內存。（映射是一個表示一一對應關系的數學術語 —— 當內存的虛擬地址有一個 對應的物理地址來存儲內存內容時，該內存將被映射。）

1、內存分配方面：

堆：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，分配方式是類似于鏈表。可能用到的關鍵字如下：new、malloc、delete、free等等。

棧：由編譯器(Compiler)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、申請方式方面：

堆：需要程序員自己申請，并指明大小。在c中malloc函數如p1 = (char *)malloc(10)；在C++中用new運算符，但是注意p1、p2本身是在棧中的。因為他們還是可以認為是局部變量。

棧：由系統自動分配。 例如，聲明在函數中一個局部變量 int b；系統自動在棧中為b開辟空間。

3、系統響應方面：

堆：操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表，當系統收到程序的申請時，會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點，然后將該結點從空閑結點鏈表 中刪除，并將該結點的空間分配給程序，另外，對于大多數系統，會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣代碼中的delete語句才能正確的 釋放本內存空間。另外由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小，系統會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

棧：只要棧的剩余空間大于所申請空間，系統將為程序提供內存，否則將報異常提示棧溢出。

4、大小限制方面：

堆：是向高地址擴展的數據結構，是不連續的內存區域。這是由于系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的，自然是不連續的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。

棧：在Windows下, 棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在WINDOWS下，棧的大小是固定 的（是一個編譯時就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩余空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。

5、效率方面：

堆：是由new分配的內存，一般速度比較慢，而且容易產生內存碎片，不過用起來最方便，另外，在WINDOWS下，最好的方式是用 VirtualAlloc分配內存，他不是在堆，也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。

棧：由系統自動分配，速度較快。但程序員是無法控制的。

6、存放內容方面：

堆：一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。

棧：在函數調用時第一個進棧的是主函數中后的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的地址然后是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由 右往左入棧，然后是函數中的局部變量。 注意: 靜態變量是不入棧的。當本次函數調用結束后，局部變量先出棧，然后是參數，最后棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數中的下一條指令，程序由該點繼續 運行。

7、存取效率方面：

堆：char *s1 = "Hellow Word"；是在編譯時就確定的；

棧：char s1[] = "Hellow Word"； 是在運行時賦值的；用數組比用指針速度要快一些，因為指針在底層匯編中需要用edx寄存器中轉一下，而數組在棧上直接讀取。

轉載于:https://www.cnblogs.com/lautsie/p/3288179.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C内存管理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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