编译器如何请求操作系统分配空间

1. c语言 vc编译器 结构体函数分配空间 比如struct stu*p；p=（struct stu*

请猜薯亮出代码，才能说清楚
一般，在子函数中申请岩中的变量空间，要通过指针变量 带回穗枣者到主函数中，才能使用。

2. 操作系统执行可执行程序时，内存分配是怎样的

在操作系统中，一个进程就是处于执行期的程序（当然包括系统资源），实际上正在执行的程序代码的活标本。那么进程的逻辑地址空间是如何划分的呢？

图1做了简单的说明(Linux系统下的)：

图一

左边的是UNIX/LINUX系统的执行文件，右边是对应进程逻辑地址空间的划分情况。

一般认为在c中分为这几个存储区： 1. 栈 －－有编译器自动分配释放 2. 堆 －－ 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 3. 全局区（静态区） －－ 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。程序结束释放。 4. 另外还有一个专门放常量的地方。程序结束释放。 在函数体中定义的变量通常是在栈上，用malloc, calloc, realloc等分配内存的函数分配得到的就是在堆上。在所有函数体外定义的是全局量，加了static修饰符后不管在哪里都存放在全局区（静态区）,在所有函数体外定义的static变量表示在该文件中有效，不能extern到别的文件用，在函数体内定义的static表示只在该函数体内有效。另外，函数中的"adgfdf"这样的字符串存放在常量区。比如：代码:

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放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向 的"123456"优化成一块。

}

还有就是函数调用时会在栈上有一系列的保留现场及传递参数的操作。 栈的空间大小有限定，vc的缺省是2M。栈不够用的情况一般是程序中分配了大量数组和递归函数层次太深。有一点必须知道，当一个函数调用完返回后它会释放该函数中所有的栈空间。栈是由编译器自动管理的，不用你操心。 堆是动态分配内存的，并且你可以分配使用很大的内存。但是用不好会产生内存泄漏。并且频繁地malloc和free会产生内存碎片（有点类似磁盘碎片），因为c分配动态内存时是寻找匹配的内存的。而用栈则不会产生碎片。 在栈上存取数据比通过指针在堆上存取数据快些。 一般大家说的堆栈和栈是一样的，就是栈(stack)，而说堆时才是堆heap. 栈是先入后出的，一般是由高地址向低地址生长。

堆(heap)和堆栈(stack)的区别

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 = (char *)malloc(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

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快内存，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。堆中的具体内容有程序员安排。

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，在根据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。堆和栈的区别主要分：操作系统方面的堆和栈，如上面说的那些，不多说了。还有就是数据结构方面的堆和栈，这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是（满足堆性质的）优先队列的一种数据结构，第1个元素有最高的优先权；栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。虽然堆栈，堆栈的说法是连起来叫，但是他们还是有很大区别的，连着叫只是由于历史的原因。

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。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。 - 程序结束后有系统释放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(text)—存放函数体的二进制代码。

3. 定义结构体类型，说明了该类结构体数据的组织形式,在编译程序时系统会给结构体类型分配空间。 为什么

结构体类型是一种类型就和整型一样，你没有创建变量，举个例子
int;这是一种类型这个不占
int a；这是一个变量占内存
就和你说男的一样，你只是说了男的，你没有指明是谁呀
所以，只不过这个类型是你自己定义，

4. 全局变量系统将怎样初始化,何时分配内存空间

2.1 内存分配策略
按照编译原理的观点,程序运行时的内存分配有三种策略,分别是静态的,栈式的,和堆式的.
静态存储分配是指在编译时就能确定每个数据目标在运行时刻的存储空间需求,因而在编译时就可以给他们分配固定的内存空间.这种分配策略要求程序代码中不允许有可变数据结构(比如可变数组)的存在,也不允许有嵌套或者递归的结构出现,因为它们都会导致编译程序无法计算准确的存储空间需求.
栈式存储分配也可称为动态存储分配,是由一个类似于堆栈的春改运行栈来实现的.和静态存储分配相反,在栈式存储方案中,程序对数据区的需求在编译时是完全未知的,只有到运行的时候才能够知道,但是规定在运行中进入一个程序模块时,必须知道该程序模块所需的数据区大小才能够为其分配内存.和我们在数据结构所熟知的栈一样,栈式存储分配按照先进后出的原则进行分配。
静态存储分配要求在编译时能知道所有变量的存储要求,栈式存储分配要求在过程的入口处必须知道所有的存储要求,而堆式存储分配则专门负责在编译时或运行时模块入口处都无法确定存储要求的数据结构的内存分配,比如可变长度串和对象实例.堆由大片的可利用块或空闲块组成,堆中的内存可以按照任意顺序分配和释放.
2.2 堆和栈的比较
上面的定义从编译原理的教材中总结而来,除静态存储分配之外,都显得很呆板和难以理解,下面撇开静态存储分配,集中比较堆和栈:
从堆和栈的功能和作用来通俗的比较,堆主要用来存放对象的，栈主要是用来执行程序的.而这种不同又主要是由于堆和栈的特点决定的:
在编程中，例如C/C++中，所有的方法调用都是通过栈来进行的,所有的局部变量,形式参数都是从栈中分配内存空间的。实际上也不是什么分配,只是从栈顶向上用就行,就好像工厂中的传送带(conveyor belt)一样,Stack Pointer会自动指引你到放东西的位置,你所要做的只是把东西放下来就行.退出函数的时候，修改栈指针就可以把栈中源森好的内容销毁.这样的模式速度最快, 当然要用来运行程序了.需要注意的是,在分配的时候,比如为一个即将要调用的程序模块分配数据区时,应事先知道这个数据区的大小,也就说是虽然分配是在程序运行时进行的,但是分配的大小多少是确定的,不变的,而这个"大小多少"是在编译时确定的,不是在运行时.
堆是应用程序在运行的时候请求操作系统分配给自己内存，由于从操作系统管理的内存分配,所以在分配和销毁时都要占用时间，因此用堆的效率非常低.但是堆的优点在于,编译器不必知道要从堆里分配多少存储空间，也不必知道存储的数据要在堆里停留多长的时间,因此,用堆保存数据时会得到更大的灵活性。事实上,面向对象的多态性,堆内存分配是必不可少的,因为多态变量所需的存储空间只有在运行时创建了对象之后才能确定.在C++中，要求创建一个对象时，只需用 new命令编制相关的代码即可。执行这些代码时，会在堆里自动进行数据的保存.当然，为达到这种灵活性，必然会付出一定的代价:在堆里分配存储空间时会花掉更长的时间！这也正是导致我们刚才所说的效率低的原因,看来列宁同志说的好,人的优点往往也是人的缺点,人的缺点往往也是人的优点(晕~).

2.3 JVM中的堆和栈
JVM是基于堆栈的虚拟机.JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈.也就是说,对于一个Java程序来说，它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。堆栈以帧为单位保存线程的状态。JVM对堆栈只进行两种操作:以帧为单位的压栈和出栈操作。
我们知道,某个线程正在执行的方法称为此线程的当前方法.我们可能不知道,当前方法使用的帧称为当前帧。当线程激活一个Java方法,JVM就会在线程的 Java堆栈里新压入一个帧。这个帧自然成为了当前帧.在此方法执行期间,这个帧将用来保存参数,局雹铅部变量,中间计算过程和其他数据.这个帧在这里和编译 原理中的活动纪录的概念是差不多的.
从Java的这种分配机制来看,堆栈又可以这样理解:堆栈(Stack)是操作系统在建立某个进程时或者线程(在支持多线程的操作系统中是线程)为这个线程建立的存储区域，该区域具有先进后出的特性。
每一个Java应用都唯一对应一个JVM实例，每一个实例唯一对应一个堆。应用程序在运行中所创建的所有类实例或数组都放在这个堆中,并由应用所有的线程 共享.跟C/C++不同，Java中分配堆内存是自动初始化的。Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的，但是这个对象的引用却是在堆栈中分配,也 就是说在建立一个对象时从两个地方都分配内存，在堆中分配的内存实际建立这个对象，而在堆栈中分配的内存只是一个指向这个堆对象的指针(引用)而已。
具体的说：

5. 【求助】C#编译器怎么为类分配内存空间

不会C++，所以不太理解LZ的意思。
那个，C++里的new 是在编译时确定要分配的内存大小吗？
比如在编译A a=new A ();这一句时，编译器就需要计算A的大小，并预留出内存空间？
（上面是我根据LZ的描述猜的）

在托管环境中，类型的加载（从程序集里加载）、实例化、回收 都是由CLR（公共语言运行时）在运行时执行的。
所以在编译A a=new A ();时，编译器不需要知道该为A分配多大的空间，只是简单的记录一下要创建一个新的A对象。这个创建操作是当你执行Test方法时由CLR来执行的。

6. 关于C语言动态分配内存的问题

要实现动态内存的分配，除了利用含指针成员的结构体之外，还需利用C语言提供的几个标准库函数。（使用时应包含头文件“alloc.h”或“malloc.h”或“stdlib.h”）
1.malloc函数
函数原型为void *malloc(unsigned int size)；在内存的动态存储区中分配一块长度为"size" 字节的连续区域。函数的返回值为该区域的首地址。 “类型说明符”表示把该区域用于何种数据类型。(类型说明符*)表示把返回值强制转换为该类型指针。“size”是一个无符号数。例如： pc=(char *) malloc (100); 表示分配100个字节的内存空间，并强制转换为字符数组类型，函数的返回值为指向该字符数组的指针， 把该指针赋予指针变量pc。若size超出可用空间，则返回空指针值NULL。
2.calloc 函数
函数原型为void *calloc(unsigned int num, unsigned int size)
按所给数据个数和每个数据所占字节数开辟存储空间。其中num为数据个数，size为每个数据所占字节数，故开辟的总字节数为 num*size。函数返回该存储区的起始地址。calloc函数与malloc 函数的区别仅在于一次可以分配n块区域。例如： ps=(struct stu*) calloc(2,sizeof (struct stu)); 其中的sizeof(struct stu)是求stu的结构长度。因此该语句的意思是：按stu的长度分配2块连续区域，强制转换为stu类型，并把其首地址赋予指针变量ps。
3． realloc函数：
函数原型为void *realloc(void *ptr, unsigned int size)
重新定义所开辟内存空间的大小。其中ptr所指的内存空间是用前述函数已开辟的，size为新的空间大小，其值可比原来大或小。函数返回新存储区的起始地 址（该地址可能与以前的地址不同）。例如p1=(float *)realloc(p1,16);将原先开辟的8个字节调整为16个字节。
**动态申请的内存空间要进行手动用free（）函数释放

例子：

char *p;
p=(char*)malloc(8);//开辟8个字节的存储空间，并把地址赋给指针p,通过指针p对该空间进行存取操作。
*p='L'; //存储字符，所分配空间的第0字节存储L
*(p+1)='o';//分配空间的第一字节存储字符'o'.
*(p+2)='v';
*(p+3)='e';
*(p+4)='\0';
puts(p);//输出字符串
free(p);//释放空间
注意：*(p+n)等价于p[n],(p+n)是地址，而*(p+n)就是取地址(p+n)的内容。
如上面程序中的*(p+1)='A';可写成p[1]='A';
malloc()函数的参数可以是常数、变量或表达式等。除了存放字符串外，malloc()也可取纳判得空间来存储整数等数橘茄悉据。例如存储整数分配空间如下：
圆乎int *ptr;
ptr=(int *)malloc(sizeof(int)*4);
malloc()开辟空间存储4个整数数据，由于malloc()总传回第0字节的地址，且返回值必定是char*类型，所以要通过(int *)来强制转换为指向整型后存入指向整型的指针ptr.
当用malloc()函数分配空间时，若计算机无法提供足够的空间分配则会返回NULL指针。所以，若返回的指针为NULL，就表示可分配的剩余空间已不足。

7. 操作系统装载程序的时候，为程序都分配了那几块空间，每块空间的大小如何确定

一般分两大块，一块是主分区，一块是逻辑分咐猜型区。一般情况下只有C盘是主分区，其他都是逻辑分区，不过部分笔记本的还原盘也是隐藏的主分区。至于空间的衡猜大小很好确定啊，打开我的电脑看看每个分区兆历的容量就知道了

8. c语言中编译系统和操作系统谁为变量分配相应的存储空间

编译系统将程序编译成可执行代码

操作系统执行程序，按照可执行代码需求为程序分配代码空间、常量空间、变量空间、堆栈空间，然后执行程序。

9. 全局变量在编译时怎么分配空间

关于这个问题,全局变量（成员变量）是在创建对象的时候分配内存的创建对象过程为1分配空间2递归的创建父类对象（无父类这步可省略）3初始化成员变量4调用构造方法创建一个对象
静态变量是在类加载的时候分配空间的，静态变量和对象没有关系是在jvm第一次读到一个类的时候加载信息的过程中分配空间的类加载过程为1加载父类（如果父类已经加载过，则不在加载）2初始化静态属性3按顺序的初始化静态代码块
初始化的前提就是分配空间
而且静态变量在以后的创建对象的时候不在初始化所以一般用静态来保存共享信息
希望对你有所帮助

10. C++程序运行时的内存空间如何分区

C++程序的内纯格局通常分为4个区：
1.数据区（Data Area）
2.代码区（Code Area）
3.栈区（Stack Area）
4.堆区（即自由存储区）（Heap Area）
全局变量、静态变量、常量存放在数据区，所有类成员函数和非成员函数代码存放在代码区，为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等存放在栈区，余下的空间为堆区。

因为堆是有限的，它可能变得拥挤，如果堆中没有足够的自由空间以满足内存的需要时，那么此需要失败，并穗碧激且返回一个空猜袜指针。因此，必须在使用NEW生成的指针之前进行检查，方法如下：
C++代码
HeapClass *pa1 , *pa2;
pa1 = new HeapClass(4); // 分配空间
pa2 = new HeapClass (); // 分配空间
if(!pa1 || !pa2){ // 检查空间
cout<<"out of Memory"<<endl;
return;
}

HeapClass *pa1 , *pa2;
pa1 = new HeapClass(4); // 分配空间
pa2 = new HeapClass (); // 分配空间
if(!pa1 || !pa2){ // 检查空间
cout<<"out of Memory"<<endl;
return;
}

一般来说，堆空间相对其他内存空间比慧正较空闲，随要随拿，给程序运行带来了较大的自由度，但是管理堆区是一件十分复杂的工作，频繁地分配（NEW）和释放（DELETE）不同大小的堆空间将会产生堆内碎块。使用堆空间往往由于：
.直到运行时才能知道需要多少对象空间；
.不知道对象的生存期到底有多长；
.直到运行时才知道一个对象需要多少内存空间；