C++可变内存分配

Question

这些主要是编译器设计问题。当你的编译器编译它时，例如：

int * pData = new int[256];

内存是如何动态分配的？编译器是否调用为您分配内存的操作系统例程，或者编译为您分配内存的函数？

另外，当您编写如下内容时：

if (x == 5)
    int y;

由于内存不是在运行时分配的，因此我假设数据占用了程序数据段中的一些空间。由于编译器无法真正确定 int y; 分支是否会在运行时执行，因此无论 int y; 是否为变量，是否会保留内存被处决？如果无论如何都保留它，那么 mem 分配可能会或可能不会执行的块中的任何变量不是更节省内存吗？

噢，谢谢

Answer 1

对于第一个问题：当编译器遇到 new 运算符（如您的示例中所示）时：

int * pData = new int[256];

它有效地发出如下所示的代码：

int *pData = reinterpret_cast<int*>(::operator new(256 * sizeof(int)));
// the compiler may also choose to reserve extra space here or elsewhere to
// "remember" how many elements were allocated by this new[] so delete[] 
// can properly call all the destructors too!

如果应该调用构造函数，则也会发出（在这个例子中，我相信没有调用构造函数）。

operator new(std::size_t) 是一个由标准库实现的函数，通常但并非总是，它会归结为 malloc< /代码> 调用。

malloc 必须进行系统调用，以从操作系统。由于操作系统分配器通常使用较大的固定大小的内存块，因此 malloc 不会每次都进行此调用，只有在耗尽当前拥有的内存时才会进行此调用。

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对于第二个问题：对于局部变量，这实际上取决于编译器。该标准没有提及堆栈。但是，您很可能使用通用架构，运行通用操作系统并使用通用编译器:-)。

因此，对于常见情况，编译器通常会在函数调用开始时为所有局部变量保留空间，方法是相应地调整堆栈或为它们保留寄存器（如果可以的话）（寄存器是首选）因为它快得多）。

然后（在c++中），当遇到变量时，它会调用构造函数。理论上，它可以根据需要调整堆栈，但要证明正确性会很复杂，而且效率较低。通常，保留堆栈空间是一条指令，因此一次完成所有操作是非常理想的。

Answer 2

内存是如何动态分配的？编译器是否调用为您分配内存的操作系统例程，或者编译为您分配内存的函数？

在大多数实现中，它是这两者的结合。通常有一个操作系统服务用于向您的进程提供内存块，并且运行时或标准库中也有一些代码在您的应用程序内以更细粒度的方式管理这些内存块。

是为变量保留的内存，无论是否为“int y;”被执行？如果无论如何都保留它，那么内存分配可能会或可能不会执行的块中的任何变量不是更节省内存吗？

通常情况下，不会 - 仅当执行适当的代码时才会分配 y 的空间。具有自动存储类别的变量通常位于堆栈上，因此为它们腾出空间就像修改堆栈指针一样简单。也就是说，在这种情况下，编译器几乎可以做任何它想做的事情，因此检查工具链的输出是确定的唯一方法。

Answer 3

局部变量 (int y) 在堆栈上分配。

指针也是如此，但是“new”表达式是在堆上分配的，通​​常是通过某种 malloc 调用。确切的方法和堆布局是实现定义的。

数据段中只有全局静态数据。

示例 int y 将被优化掉，因为它未被使用。

与 C# 等不同，C++不允许减少变量的范围，因此将短命的局部变量包装在 { SomeClass y;可以帮助，所以它会更早被破坏

但是，我很确定对于简单类型（如 int）不存在这样的限制，因为这些类型永远不会有析构函数

Answer 4

关于你的第二个问题，条件代码中的变量是自动变量。通常这些是在堆栈上分配的。在这种情况下，一个好的编译器会注意到它永远不会被读取或写入，甚至不会为它在堆栈上分配空间。

Answer 5

这实际上取决于第二个示例的编译器，这就是为什么我们有 volatile 关键字（如果我们将变量映射到发生变化的地址），或者它可能只是给你一个警告，但我相当确定它将把它包含到你的程序中（有时您出于黑客原因想要增加方法的堆栈大小）。第一个示例本质上调用 malloc(256 * sizeof(int)) 并返回指向该段的指针。

Answer 6

情况1：它将调用操作系统例程在堆上分配内存。操作系统管理内存。

情况2：这是在堆栈上分配的。堆栈已预先分配给您的进程，用于局部变量和函数参数。

Answer 7

对于第一个问题：

编译器生成代码来调用函数operator new，该函数本身通常从C运行时库调用malloc，而C运行时库本身调用一些特定于操作系统的库（您可以看到它的去向）在某个时刻最终会切换到内核模式并为进程分配内存。

无论如何，编译器为您自己的程序生成的本机代码本身不会进行分配。

对于第二个问题：

int y的内存是在堆栈上分配的。无论条件是否为真，在最简单的非优化情况下，每次控制进入函数时都会发生堆栈空间分配。

由于堆栈分配只是一些寄存器操作，无论要分配多少空间，这些操作都需要相同的时间，而且一旦函数返回，内存就会被回收，所以这里不存在“内存占用”问题。