Ⅰ 我想了解c語言中內存分配問題方面的知識
C語言程序編譯的內存分配:
1.棧區(stack) --編譯器自動分配釋放,主要存放函數的參數值,局部變數值等;
2.堆區(heap) --由程序員分配釋放;
3.全局區或靜態區 --存放全局變數和靜態變數;程序結束時由系統釋放,分為全局初始化區和全局未初始化區;
4.字元常量區 --常量字元串放與此,程序結束時由系統釋放;
5.程序代碼區--存放函數體的二進制代碼
例: //main.c
int a=0; //全局初始化區
char *p1; //全局未初始化區
void main()
{
int b; //棧
char s[]="bb"; //棧
char *p2; //棧
char *p3="123"; //其中,「123\0」常量區,p3在棧區
static int c=0; //全局區
p1=(char*)malloc(10); //10個位元組區域在堆區
strcpy(p1,"123"); //"123\0"在常量區,編譯器 可能 會優化為和p3的指向同一塊區域
}
一個C程序佔用的內存可分為以下幾類:
(一) 棧
這是由編譯器自動分配和釋放的區域。主要存儲函數的參數,函數的局部變數等。當一個函數開始執行時,該函數所需的實參,局部變數就推入棧中,該函數執行完畢後,之前進入棧中的參數和變數等也都出棧被釋放掉。它的運行方式類似於數據結構中的棧。
(二) 堆
這是由程序員控制分配和釋放的區域,在C里,用malloc()函數分配的空間就存在於堆上。在堆上分配的空間不像棧一樣在某個函數執行完畢就自動釋放,而是一直存在於整個程序的運行期間。當然,如果你不手動釋放(free()函數)這些空間,在程序運行結束後系統也會將之自動釋放。對於小程序來說可能感覺不到影響的存在,但對於大程序,例如一個大型游戲,就會遇到內存不夠用的問題了
(三) 全局區
C里的全局變數和靜態變數存儲在全局區。它們有點像堆上的空間,也是持續存在於程序的整個運行期間,但不同的是,他們是由編譯器自己控制分配和釋放的。
(四) 文字常量區
例如char *c = 「123456」;則」123456」為文字常量,存放於文字常量區。也由編譯器控制分配和釋放。
(五) 程序代碼區
存放函數體的二進制代碼。
2. 例子(一)
int a = 0; //全局區
void main()
{
int b; //棧
char s[] = "abc"; //s在棧,"abc"在文字常量區
char *p1,*p2; //棧
char *p3 = "123456"; //"123456"在常量區,p3在棧上
static int c =0; //全局區
p1 = (char *)malloc(10); //p1在棧,分配的10位元組在堆
p2 = (char *)malloc(20); //p2在棧,分配的20位元組在堆
strcpy(p1, "123456"); //"123456"放在常量區
//編譯器可能將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。
}
3. 例子(二)
//返回char型指針
char *f()
{
//s數組存放於棧上
char s[4] = {'1','2','3','0'};
return s; //返回s數組的地址,但程序運行完s數組就被釋放了
}
void main()
{
char *s;
s = f();
printf ("%s", s); //列印出來亂碼。因為s所指向地址已經沒有數據
}
還有就是函數調用時會在棧上有一系列的保留現場及傳遞參數的操作。
棧的空間大小有限定,vc的預設是2M。棧不夠用的情況一般是程序中分配了大量數組和遞歸函數層次太深。有一點必須知道,當一個函數調用完返回後它會釋放該函數中所有的棧空間。棧是由編譯器自動管理的,不用你操心。
堆是動態分配內存的,並且你可以分配使用很大的內存。但是用不好會產生內存泄漏。並且頻繁地malloc和free會產生內存碎片(有點類似磁碟碎片),因為C分配動態內存時是尋找匹配的內存的。而用棧則不會產生碎片,在棧上存取數據比通過指針在堆上存取數據快些。一般大家說的堆棧和棧是一樣的,就是棧(stack),而說堆時才是堆heap.棧是先入後出的,一般是由高地址向低地址生長。
堆(heap)和棧(stack)是C/C++編程不可避免會碰到的兩個基本概念。首先,這兩個概念都可以在講數據結構的書中找到,他們都是基本的數據結構,雖然棧更為簡單一些。在具體的C/C++編程框架中,這兩個概念並不是並行的。對底層機器代碼的研究可以揭示,棧是機器系統提供的數據結構,而堆則是C/C++函數庫提供的。具體地說,現代計算機(串列執行機制),都直接在代碼底層支持棧的數據結構。這體現在,有專門的寄存器指向棧所在的地址,有專門的機器指令完成數據入棧出棧的操作。種機制的特點是效率高,支持的數據有限,一般是整數,指針,浮點數等系統直接支持的數據類型,並不直接支持其他的數據結構。因為棧的這種特點,對棧的使用在程序中是非常頻繁的。對子程序的調用就是直接利用棧完成的。機器的call指令里隱含了把返回地址推入棧,然後跳轉至子程序地址的操作,而子程序中的ret指令則隱含從堆棧中彈出返回地址並跳轉之的操作。C/C++中的自動變數是直接利棧的例子,這也就是為什麼當函數返回時,該函數的自動變數自動失效的原因。
和棧不同,堆的數據結構並不是由系統(無論是機器系統還是操作系統)支持的,而是由函數庫提供的。基本的malloc/realloc/free函數維護了一套內部的堆數據結構。當程序使用這些函數去獲得新的內存空間時,這套函數首先試圖從內部堆中尋找可用的內存空間,如果沒有可以使用的內存空間,則試圖利用系統調用來動態增加程序數據段的內存大小,新分配得到的空間首先被組織進內部堆中去,然後再以適當的形式返回給調用者。當程序釋放分配的內存空間時,這片內存空間被返回內部堆結構中,可能會被適當的處理(比如和其他空閑空間合並成更大的空閑空間),以更適合下一次內存分配申請。這套復雜的分配機制實際上相當於一個內存分配的緩沖池(Cache),使用這套機制有如下若干原因:
1. 系統調用可能不支持任意大小的內存分配。有些系統的系統調用只支持固定大小及其倍數的內存請求(按頁分配);這樣的話對於大量的小內存分類來說會造成浪費。
2. 系統調用申請內存可能是代價昂貴的。系統調用可能涉及用戶態和核心態的轉換。
3. 沒有管理的內存分配在大量復雜內存的分配釋放操作下很容易造成內存碎片
堆和棧的對比
從以上知識可知,棧是系統提供的功能,特點是快速高效,缺點是有限制,數據不靈活;而堆是函數庫提供的功能,特點是靈活方便,數據適應面廣泛,但是效率有一定降低。棧是系統數據結構,對於進程/線程是唯一的;堆是函數庫內部數據結構,不一定唯一。不同堆分配的內存無法互相操作。棧空間分靜態分配和動態分配兩種。靜態分配是編譯器完成的,比如自動變數(auto)的分配。動態分配由alloca函數完成。棧的動態分配無需釋放(是自動的),也就沒有釋放函數。為可移植的程序起見,棧的動態分配操作是不被鼓勵的!堆空間的分配總是動態的,雖然程序結束時所有的數據空間都會被釋放回系統,但是精確的申請內存/釋放內存匹配是良好程序的基本要素。
Ⅱ 程序員最容易出現什麼問題
第一,內存泄漏
C/C++程序還可能產生另一個指針問題:丟失對已分配內存的引用。當內存是在子程序中被分 配時,通常會出現這種問題,其結果是程序從子程序中返回時不會釋放內存。如此一來,對已分配的內存的引用就會丟失,只要操作系統還在運行鉛戚核中,則進程就會一 直使用該內存。這樣的結果是,曾佔用更多的內存的程序會降低系統性能,直到機器完全停止工作,才會完全清空內存。
第二,C指針錯誤
用C或C++編寫的程序,如Web伺服器API模塊,有可能導致系統的崩潰,因為只要間接引 用指針(即,訪問指向的內存)中出現一個錯誤,就會導致操作系統終止所有程序。另外,使用了糟糕的C指針的Java模擬量(analog)將訪問一個空的 對象引用。Java中的空引用通常不會導致立刻退出JVM,但是前提是程序員能夠使用異常處理方法恰當地處理錯誤。在這方面,Java無需過多的關注,但 使用Java對可靠性進行額槐掘外的度量則會對性能產生一些負面影響。
第三,資料庫中的臨時表不夠用
許多資料庫的臨時表(cursor)數目都是固定的,臨時表即保留查詢結果的內存區域。在臨時表中的數據都被讀取後,臨時表便會被釋放,但大量同時進行的查詢可能耗盡數目固定的所有臨時表。這時,其他的查詢就需要列隊等候,直到有臨時表被釋放時才能再繼續運行。
第四,線程死鎖
由多線程帶來的性能改善是以可靠性為代價的,主要是因為這樣有可能產生線程死鎖。線程死鎖 時,第一個線程等待第二個線程釋放資源,而同時第二個線程又在等待第一個線程釋放資源。我們來想像這樣一種情形:在人行道上兩個人迎面相遇,為了給對方讓 道,兩人同時向一側邁出一步,雙方無法通過,又同時向另一側邁出一步,這樣還是無法通過。雙方都以同樣的邁步方式堵住了對方的去路。假設這種情況一直持續 下去,這樣就不難理解為何會發生死鎖現象了。
第五,磁碟已滿
導致系統無法正常運行的最可能的原因是磁碟已滿。一個好的網路管理員會密切關注磁碟的使用情況,隔一定的時間,就需要將磁碟上的一些負載轉存到備份存儲介質中(例如磁帶)。
日誌文件會很快用光所有的磁碟空間。Web伺服器的日誌文件、SQL*Net的日誌文件、 JDBC日誌文件,以及應用程序伺服器日誌文件均與內存泄漏有同等的危害。可以採取措施將日誌文件保存在與操作系統不同的文件系統中。日誌文件系統空間已 滿時Web伺服器也會被掛起,但機器自身被掛起的幾率已大大減低。
第六,伺服器超載
Netscape Web伺服器的每個連接都使用一個線程。Netscape Enterprise Web伺服器會在線程用完後掛起,而不為已存在的連接提供任何服務。如果有一種負載分布機制可以檢測到伺服器沒有響應,則該伺服器上仔棗的負載就可以分布到其 它的Web伺服器上,這可能會致使這些伺服器一個接一個地用光所有的線程。這樣一來,整個伺服器組都會被掛起。操作系統級別可能還在不斷地接收新的連接, 而應用程序(Web伺服器)卻無法為這些連接提供服務。用戶可以在瀏覽器狀態行上看到connected(已連接)的提示消息,但這以後什麼也不會發生。
總之,還有許多因素也極有可能導致Web香港伺服器租用或香港伺服器託管站點無法工作。有許多種原因可能導致Web站點無法正常工作,這使得系統地檢查所有問題變得很困難。