如何管理，实现和分配堆和堆栈内存？

Question

在C / C ++中，我们可以在堆栈或堆上存储变量，函数，成员函数，类的实例。

每个如何实施？如何管理（高级别）？ gcc是否预先分配了一大块内存用于堆栈和堆，然后根据请求发送？原始内存是否来自RAM？

是否可以在堆上而不是堆栈上分配函数？

澄清

我真的在询问堆和堆栈内存的实现和管理。 After reading referenced question,我找不到任何解决这个问题的内容......感谢链接

Answer 1

现代操作系统不允许您直接访问硬件RAM，而是将其抽象在所谓的虚拟内存中，并根据需要映射到RAM。每个进程通常都有自己的完整地址空间的私有副本。这允许操作系统在运行时将进程的内存移动到RAM中，甚至可以将其交换到磁盘。这是透明地发生的，即没有通知进程这样的重定位，并且不需要代码来处理这种情况。 （某些实时应用程序可能会使用技术来防止将其内存换掉）。

将目标文件链接到可执行文件或动态库时，链接器会为函数/方法的cpu指令和所有全局变量静态分配内存。当os加载可执行文件或动态库时，它会将预先分配的内存映射到实际内存中。

启动时，每个线程都会收到一个称为堆栈的私有内存区域。每次调用函数/方法时，编译器都会插入代码以自动分配（通过递增堆栈指针）来自堆栈的足够内存，以保存函数/方法使用的所有参数，局部变量和返回值（如果有）。如果编译器确定将一些变量留在处理器寄存器中就足够了，它就不会为堆栈分配内存。当函数/方法返回时，它运行编译器生成的代码以释放（通过递减堆栈指针）该内存。请注意，当在退出中定义块时，将调用堆栈上任何对象的析构函数，这可能需要很长时间才能返回。此外，编译器可以根据需要自由重用alloacated内存。

当抛出异常时，编译器编译器会插入知道堆栈布局的特殊代码，并且可以解除它，直到找到合适的异常处理程序。

与此相反，堆上的内存是使用new / delete分配的，编译器为此使用系统库插入代码来请求或释放内存。

请注意，这是一个简化的说明，可让您了解内存分配的工作原理。

Answer 2

基本上堆不是由编译器实现的，而是由C运行时库实现的。显然，这段代码非常依赖于平台。在Unix或类Unix系统上，实现通常基于sbrk / brk系统调用，并且分配更大量的内存以减少系统调用的数量。然后由堆内存管理器管理此内存。如果需要更多内存，则会发出对sbrk的新调用。如果您对调试堆管理例程感兴趣，可以使用sbrk（0）获取堆的当前结束地址。大多数内存管理器在进程的生命周期内都不会将内存返回给操作系统（如果满足某些约束，gnu c运行时库会这样做。）

http://gee.cs.oswego.edu/dl/html/malloc.html中提供了更详细的说明。