關於C / C ++堆棧分配

Question

在學習C ++（和C）時，我對堆棧分配的工作有一些特別的疑問，我無法找到解決方案：

1. 堆棧分配是否隱式調用malloc / free函數？ 如果不; 它如何確保堆棧分配和堆分配之間沒有沖突？

2. 如是; C ++中的堆棧分配是否也隱式調用new / delete？ 如是; 重載一個類的new運算符會影響它的堆棧分配嗎？

它在VC ++中產生了令人困惑的結果; 但由於VC ++並不完全符合標准（或者我聽說過），我決定在這里問一下......

Answer 1

堆棧分配不使用malloc / free之類的東西。 它使用一段稱為程序堆棧的內存，它只是一段連續的內存。

有一個特殊的寄存器存儲堆棧的頂部。 當在堆棧上創建新對象時，頂部被抬起從而增加堆棧，當對象被解除分配（超出范圍）時，頂部被降低從而減少堆棧。

如果您嘗試在堆棧上分配太大的對象或者過於深入遞歸，則頂部將超出堆棧的最大允許大小，這稱為堆棧溢出。

注意：堆棧增長的實際方向（增加或減少地址） 將因系統而異 ，但無論實際方向如何，總體思路都是相同的。

Answer 2

第一個問題的答案是否。堆棧根本沒有從堆中分配。

您應該首先閱讀堆棧和堆的內容和位置以了解基本概念。

Answer 3

堆棧分配通常根據alloca（）或由編譯器隱式完成。 一個做得好的alloca（）只需要很少的指令，並且在你完成時沒有任何成本（甚至是需要）來釋放它。

您可以將指向alloca（）分配的內存的指針傳遞給任何其他需要指針的函數/方法。 你必須永遠不要返回alloca（）分配的指針。

以下是使用堆棧分配的一些優點和缺點 。

Answer 4

這里有一個很好的問題：

“它如何確保堆棧分配和堆分配之間沒有沖突？”

幾乎所有C / C ++實現中都有一個連續的地址空間，因此堆棧和堆分配的內存必須在該空間中共存。

雖然每次堆棧增長和收縮時都不會使用單個堆分配，但您仍然可以將堆棧視為從堆分配的單個大塊內存。 如果堆棧超出了該塊的邊界，那么我們就會有一個堆棧溢出（引人注目的名字......有人應該在它之后命名一個網站）。

在多線程程序中，每次線程啟動時，都必須為它分配一個新堆棧，當線程死亡時，可以釋放堆棧。 並且使用與通過malloc / free公開的相同堆管理來分配整個堆棧塊是有意義的。

所以 - 非常接近 - 你可以認為堆棧是一種在堆中共存的對象。 當一個線程啟動時，整個堆棧都是malloc -ed，然后它會從中進行子分配，然后一次性free -d。

在Windows上，您可以（如果您喜歡危險地生活） 自己調用相同的虛擬內存API來查找堆棧並強制釋放其中的虛擬頁面。

Answer 5

在C和C ++中，存在兩種類型的內存分配“自動”，其中對象是在函數調用的生命周期中創建的，而“動態”則是由運行時提供的函數分配的。

在絕大多數運行時實現中，在創建線程時使用操作系統提供的連續堆棧分配自動對象。 堆棧通常從高值地址開始，並按對象的大小遞減。 動態分配（C中的malloc，C ++中的new）使用操作系統請求的其他一些內存。 由於操作系統知道堆棧正在使用的地址，因此它不會為動態請求分配相同的地址。 由於動態區域沒有排序，因此通常稱為堆。

所以'堆棧'分配不是malloc / free。 C ++中的自動對象調用構造函數和析構函數，但不是new或delete，因為new和delete也有管理動態內存的代碼。

Answer 6

不，堆棧分配不會調用malloc / free。 整個堆棧空間在程序開始時分配。 在進入每個函數時，堆棧指針足夠高，以允許堆棧上的空間為“堆棧幀”，這將是堆棧分配變量所在的位置。

Answer 7

Kepp記住“堆棧分配”是一個實現細節。 無法保證堆棧用於自動存儲。 例如，傳說中的IBM大型機沒有（雖然我被告知他們更現代的機器）。