求助：数据类型与存储结构的关系

[wlwshang]

今天看C++书，书上说每一种基本“数据类型”都对应最常用的基本的存储单元。我想知道：
1. 数据类型和存储单元怎么对应呢？
2. 我们编的程序存储在内存的哪里呢？
3. 堆、栈，和我们存储程序的区块又有什么联系呢？
先谢谢各位大侠了。

[nbhao]

marks

[猫已经找不回了]

一、预备知识—程序的内存分配
一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其
操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回
收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。
3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的
全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另
一块区域。 - 程序结束后由系统释放。
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。


二、例子程序
这是一个前辈写的，非常详细
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化区
char *p1; 全局未初始化区
main()
{
int b; 栈
char s[] = "abc"; 栈
char *p2; 栈
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区，p3在栈上。
static int c =0； 全局（静态）初始化区
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"
优化成一个地方。
}


二、堆和栈的理论知识
2.1申请方式
stack:
由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空
间
heap:
需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new运算符
如p2 = new char[10];
但是注意p1、p2本身是在栈中的。


2.2
申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢
出。
堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，
会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表
中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的
首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。
另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部
分重新放入空闲链表中。

2.3申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意
思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有
的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将
提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储
的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小
受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。



2.4申请效率的比较：
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是
直接在进程的地址空间中保留一块内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。


2.5堆和栈中的存储内容
栈： 在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可
执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈
的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。
当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地
址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。

2.6存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
#include
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
对应的汇编代码
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到
edx中，再根据edx读取字符，显然慢了。


2.7小结：
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就
走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自
由度小。
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由
度大。 (经典！)



本文来自CSDN博客，转载请标明出处：http://blog.csdn.net/hairetz/archive/2009/04/30/4141043.aspx

[猫已经找不回了]

至于代码本身还有代码段内存，你看看有关内核的书，看进程管理那章。

代码在进程的虚拟内存里的映射方式，讲的蛮清楚的。

[tbo1988]

其实这个问题也一直都很困扰我，特别是初学C++和C语言的时候
但是当我学了汇编，一切都迎刃而解了，呵呵。开个玩笑，看下汇编还是对高级语言的底层东西还是很有帮助的
不用学的很详细，看下一些汇编基础就可以了

[zgqiangha]

mark!

[gab2iel]

[Quote=引用 6 楼 pathuang68 的回复:]
题目很大，需要很多篇幅才能回答。
[/Quote]
推荐一本数据结构的书
http://download.csdn.net/source/1367892

[机智的呆呆]

给lz推荐一本书吧，《深入理解计算机系统》，看完了就有答案了。

[T技术沙龙]

好像听说过一本专业方面的书叫做编译原理，我想那本书上可能有楼主找的答案

[pathuang68]

题目很大，需要很多篇幅才能回答。

[hjjdebug]

[Quote=引用楼主 wlwshang 的帖子:]
今天看C++书，书上说每一种基本“数据类型”都对应最常用的基本的存储单元。我想知道：
1. 数据类型和存储单元怎么对应呢？
2. 我们编的程序存储在内存的哪里呢？
3. 堆、栈，和我们存储程序的区块又有什么联系呢？
先谢谢各位大侠了。
[/Quote]
答1： 32位cpu 下 int->4byte， double->8byte, char-->1byte, 结构或对象，自己计算。
答2： 编的程序存在文件里，执行的时候调到内存里。一般加载到0x400000位置
答3：我们的程序占用一块内存，堆，栈是我们程序使用的另外2块内存。可以认为系统占用2GB.
我们的程序+堆+栈也为2GB, 我们的程序本身占用内存很少，可忽略，栈占的也不多，一般是1Mb
也可忽略，堆，就是我们可以管理的内存，大约是2Gb. 栈是函数调用及局部变量存储的地方，
由esp,ebp自动管理。我们没有显式参与栈的管理。但我们需要显式参与堆的管理，malloc 与free对应
new 与 delete 对应。否则堆就不平衡，有内存泄漏。 不过放心，只有你的程序关闭，会被系统
收回内存。因为你是在你的用户堆上申请的内存。

[bitwwzhang130]

[Quote=引用 7 楼 hejinjing_tom_com 的回复:]
引用楼主 wlwshang 的帖子:
今天看C++书，书上说每一种基本“数据类型”都对应最常用的基本的存储单元。我想知道：
1. 数据类型和存储单元怎么对应呢？
2. 我们编的程序存储在内存的哪里呢？
3. 堆、栈，和我们存储程序的区块又有什么联系呢？
先谢谢各位大侠了。


答1： 32位cpu 下 int->4byte， double->8byte, char-->1byte, 结构或对象，自己计算。
答2： 编的程序存在文件里，执行的时候调到内存里。一般加…
[/Quote]
受教了

[pathuang68]

参考一下：一个进程在内存中的布局

[liubuweiright]

沙发帮顶

[liubuweiright]

1. 数据类型和存储单元怎么对应呢？
"对齐" 有这一词.
2. 我们编的程序存储在内存的哪里呢？
分几类,堆栈有这一词,
3. 堆、栈，和我们存储程序的区块又有什么联系呢？
不懂

不懂,只能帮你再顶一下了.

[fairchild811]

http://feizf.blogbus.com/logs/5229522.html

[fairchild811]

http://blog.csdn.net/killcpp/archive/2009/02/20/3912766.aspx

[wlwshang]

楼上的几位兄弟，这么晚了还不睡？先谢了！

[wlwshang]

一并谢谢各位的精彩答复。