C/C++内存四区详解：栈区、堆区、静态区和代码区
C/C++内存四区详解：栈区、堆区、静态区和代码区
在C/C++编程中，内存管理是一个核心概念。程序运行时，内存被划分为四个主要区域：栈区、堆区、静态区（全局区）和代码区。每个区域都有其特定的功能和使用场景。本文将详细介绍这四个内存区域的特点及其相互之间的区别。
代码区
代码区是一个只读区域，在程序运行过程中不能被修改。它主要存放程序编译后生成的可执行程序（二进制代码），以及一些只读常量，如常量字符串。这些常量字符串通常存放在rodata段。
静态区（全局区）
静态区也被称为全局区或数据区，主要用于存放全局变量、全局常量和静态变量。这一部分可以进一步细分为bss段和data段：
- bss段：主要存放未初始化的全局变量和静态变量，或者是初始化为0的全局变量和静态变量。
- data段：主要存放初始化非零的全局变量和静态变量。
堆区
堆区的内存需要由程序员自己进行开辟和释放。在C语言中，可以使用malloc、calloc、realloc等函数来开辟内存，使用free函数释放内存；在C++中，则使用new来开辟内存，使用delete释放内存。堆区的空间相对较大，用于动态分配内存。需要注意的是，堆区开辟的内存不会在函数结束时自动释放，而是需要程序员手动释放。堆区的地址分配是从低地址向高地址扩展，且空间分配是不连续的，类似于链表的形式，因此容易产生内存碎片。
栈区
栈区的内存由编译器自动管理，无需程序员干预。它主要用于存放局部变量、局部常量、函数的参数和返回值。栈区的容量相对较小，但地址是连续分配的。栈空间的分配是从高地址向低地址扩展，并遵循先进后出（LIFO）的原则。
以函数调用为例：当func调用func1时，func中的局部变量先入栈；接着执行func1时，func1中的局部变量入栈；如果func1中又调用func2，那么func2中的局部变量也会入栈。当函数执行完毕后，局部变量会被销毁并出栈，整个过程遵循先进后出的原则。
堆区和栈区的区别
- 管理方式：栈区通常由编译器自动管理，无需程序员干预；堆区则由程序员通过动态内存分配函数（如
malloc、new）自行分配和释放。 - 空间大小：栈区的容量相对较小，通常在几百KB到几MB之间，主要用于存储局部变量和函数调用的临时数据；堆区的空间较大，用于动态分配和管理的数据结构，如动态数组、字符串、对象等。
- 碎片问题：栈区因为采用后进先出（LIFO）的管理方式，通常不会产生内存碎片；堆区由于频繁的动态分配和释放，容易导致内存碎片，影响效率。
- 生长方式：栈区向低地址扩展，空间连续；堆区向高地址扩展，空间不连续，类似于链表结构。
- 访问速度：栈区的访问速度通常比堆区快，因为栈区的数据直接存放在系统内存中，而访问堆区数据需要通过指针进行间接访问。
示例
在内存布局中，内核空间是操作系统专用的，用户程序无法访问。内存四区按照地址从高到低的顺序排列为：栈区、堆区、全局区和代码区。如下图所示：
- 红色部分：全局变量、静态全局变量和静态局部变量都存放在全局区。
- 蓝色部分：局部变量的变量名以及函数返回值存放在栈区。
- 黄色部分：动态开辟的内存存放在堆区。
- 绿色部分：常量字符串存放在代码区。
可以看出，局部变量的指针可能指向栈区、堆区或代码区。