关于程序段的思考

内存和程序加载

Posted by Jow on November 9, 2019

目录

  1. 类和对象
  2. 程序内存空间

大学的时候总是说什么存在什么什么地方,当时就只是知道存在哪里,知道些静态变量存在静态区,参数存在栈内,还有临时变量在堆里面什么的,具体自己也忘记了,刚好这段时间打算深入的研究一下c语言,先把这个捡起来,由c语言到c++,再到lua,做一个总结。

类和对象

什么是类?类是具有相同属性和服务的一组对象的集合。它为属于该类的所有对象提供了统一的抽象描述,其内部包括属性和服务两个主要部分。在面向对象的编程语言中,类是一个独立的程序单位,它应该有一个类名并包括属性说明和服务说明两个主要部分。

什么是对象?对象是系统中用来描述客观事物的一个实体,它是构成系统的一个基本单位。一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务组成。从更抽象的角 度来说,对象是问题域或实现域中某些事物的一个抽象,它反映该事物在系统中需要保存的信息和发挥的作用;它是一组属性和有权对这些属性进行操作的一组服务的封装体。客观世界是由对象和对象之间的联系组成的。

类与对象的关系?类与对象的关系就如模具和铸件的关系,类的实例化结果就是对象,而对一类对象的抽象就是类.类描述了一组有相同特性(属性)和相同行为(方法)的对象。

类与对象的区别:

  1. 类是一个抽象的概念,它不存在于现实中的时间/空间里,类只是为所有的对象定义了抽象的属性与行为。就好像“Person(人)”这个类,它虽然可以包含很多个体,但它本身不存在于现实世界上。
  2. 对象是类的一个具体。它是一个实实在在存在的东西。
  3. 类是一个静态的概念,类本身不携带任何数据。当没有为类创建任何对象时,类本身不存在于内存空间中。
  4. 对象是一个动态的概念。每一个对象都存在着有别于其它对象的属于自己的独特的属性和行为。对象的属性可以随着它自己的行为而发生改变。

程序内存空间

在冯诺依曼的体系结构中,一个进程必须有:代码段,堆栈段,数据段以及BSS。

BSS段:(bss segment)通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态内存分配。

数据段:数据段(data segment)通常是指用来存放程序中 已初始化 的 全局变量 的一块内存区域。数据段属于静态内存分配。

代码段:代码段(code segment/text segment)通常是指用来存放 程序执行代码 的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定,并且内存区域通常属于 只读 , 某些架构也允许代码段为可写,即允许修改程序。在代码段中,也有可能包含一些 只读的常数变量 ,例如字符串常量等。程序段为程序代码在内存中的映射.一个程序可以在内存中多有个副本.

堆:堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段,它的大小并不固定,可动态扩张或缩减。当进程调用malloc/free等函数分配内存时,新分配的内存就被动态添加到堆上(堆被扩张)/释放的内存从堆中被剔除(堆被缩减)。

栈:栈又称堆栈, 存放程序的 局部变量 (但不包括static声明的变量, static 意味着 在数据段中 存放变量)。除此以外,在函数被调用时,栈用来传递参数和返回值。由于栈的先进先出特点,所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。储动态内存分配,需要程序员手工分配,手工释放。

在这里我们明显可以看到栈的地址延伸是高地址往低地址扩展的,堆是从低地址往高地址扩展,中间就是可用的地址空间。

可以看出,传入的参数,局部变量,都是在栈顶分布,随着子函数的增多而向下增长.

函数的调用地址(函数运行代码),全局变量,静态变量都是在分配内存的低部存在,而malloc分配的堆则存在于这些内存之上,并向上生长.

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?

首先是堆栈区(stack),堆栈是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。栈的申请是由系统自动分配,如在函数内部申请一个局部变量 int h,同时判别所申请空间是否小于栈的剩余空间,如若小于的话,在堆栈中为其开辟空间,为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。

其次是堆(heap),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 。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。堆的申请是由程序员自己来操作的,在C中使用malloc函数,而C++中使用new运算符,但是堆的申请过程比较复杂:当系统收到程序的申请时,会遍历记录空闲内存地址的链表,以求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,此处应该注意的是有些情况下,新申请的内存块的首地址记录本次分配的内存块大小,这样在delete尤其是delete[]时就能正确的释放内存空间。

接着是全局数据区(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。 另外文字常量区,常量字符串就是放在这里,程序结束后有系统释放。