什么存储在堆上，什么存储在堆上？

Question

任何人都可以用C，C ++和Java清楚地解释一下。什么都在堆栈上，什么都在堆上以及何时分配。

我所知道的，

每个函数调用的所有局部变量（无论是基元，指针还是引用变量）都在新的堆栈框架上。

使用new或malloc创建的所有内容都会进入堆。

我对几件事感到困惑。

是在堆上创建的对象成员的引用/基元是否也存储在堆上？

以及在每个框架中递归创建的方法的那些本地成员呢？它们都在堆栈上吗？如果是，那么在运行时是否分配了堆栈内存？同样对于文字，它们是否属于代码段？以及C中的全局变量，C
++ / Java中的static和C中的static。

Answer 1

内存中程序的结构

以下是任何程序在装入内存后的基本结构。

 +--------------------------+
 |                          |
 |      command line        |
 |        arguments         |
 |    (argc and argv[])     |
 |                          |
 +--------------------------+
 | Stack                    |
 | (grows-downwards)        |
 |                          |
 |                          |
 |                          |
 |         F R E E          |
 |        S P A C E         |
 |                          |
 |                          |
 |                          |
 |                          |
 |     (grows upwards) Heap |
 +--------------------------+
 |                          |
 |    Initialized data      |
 |         segment          |
 |                          |
 +--------------------------+
 |                          |
 |     Initialized to       |
 |        Zero (BSS)        |
 |                          |
 +--------------------------+
 |                          |
 |      Program Code        |
 |                          |
 +--------------------------+

需要注意的几点：

• 数据段
  • 初始化的数据段（由程序员初始化为显式初始化程序）
  • 未初始化的数据段（已初始化为零数据段-BSS [以符号开头的块]）
• 代码段
• 堆和堆区域

数据段

数据段包含由包含初始化值的用户显式初始化的全局和静态数据。

数据段的另一部分称为BSS（因为旧的IBM系统将该段初始化为零）。这是操作系统将内存块初始化为零的内存部分。这就是未初始化的全局数据和静态如何将默认值设为零。该区域是固定的，并且具有静态大小。

基于显式初始化，数据区域被分为两个区域，因为要初始化的变量可以被一对一地初始化。但是，未初始化的变量不需要用0的一对一显式初始化。取而代之的是，初始化变量的工作留给操作系统。批量初始化可以大大减少加载可执行文件所需的时间。

大多数情况下，数据段的布局在底层操作系统的控制之下，但仍有一些加载程序将部分控制权交给用户。该信息在诸如嵌入式系统的应用中可能是有用的。

可以使用代码中的指针来寻址和访问该区域。自动变量在每次需要它们时都具有初始化变量的开销，并且需要代码来进行该初始化。但是，数据区域中的变量没有这样的运行时过载，因为初始化仅执行一次，并且在加载时也进行一次。

代码段

程序代码是可执行代码可用于执行的代码区域。该区域的大小也固定。只能通过函数指针访问，不能通过其他数据指针访问。此处要注意的另一个重要信息是，系统可能将此区域视为只读存储区域，并且任何在该区域中进行写入的尝试都将导致未定义的行为。

常量字符串可以放置在代码或数据区域中，具体取决于实现方式。

尝试写入代码区域会导致未定义的行为。例如（下面我仅给出C一些示例），以下代码可能会导致运行时错误，甚至使系统崩溃。

int main()
{
    static int i;
    strcpy((char *)main,"something");
    printf("%s",main);
    if(i++==0)
    main();
}

堆放区

为了执行，程序使用了两个主要部分，即堆栈和堆。堆栈帧是在堆栈中创建的，用于功能；在堆栈中创建的是用于动态内存分配。堆栈和堆是未初始化的区域。因此，存储器中发生的任何事情都将成为在该空间中创建的对象的初始（垃圾）值。

让我们看一个示例程序，以显示哪些变量存储在哪里，

int initToZero1;
static float initToZero2;
FILE * initToZero3; 
// all are stored in initialized to zero segment(BSS)

double intitialized1 = 20.0;
// stored in initialized data segment

int main()
{
    size_t (*fp)(const char *) = strlen;
    // fp is an auto variable that is allocated in stack
    // but it points to code area where code of strlen() is stored

    char *dynamic = (char *)malloc(100);
    // dynamic memory allocation, done in heap

    int stringLength;
    // this is an auto variable that is allocated in stack

    static int initToZero4; 
    // stored in BSS

    static int initialized2 = 10; 
    // stored in initialized data segment

    strcpy(dynamic,”something”);    
    // function call, uses stack

    stringLength = fp(dynamic); 
    // again a function call 
}

还是考虑一个更复杂的例子，

// command line arguments may be stored in a separate area  
int main(int numOfArgs, char *arguments[])
{ 
    static int i;   
    // stored in BSS

    int (*fp)(int,char **) = main;  
    // points to code segment

    static char *str[] = {"thisFileName","arg1", "arg2",0};
    // stored in initialized data segment

    while(*arguments)
        printf("\n %s",*arguments++);

    if(!i++)
        fp(3,str);
}

希望这可以帮助！