c和c++内存不足

在C和C++语言开发中，指针、内存一直是学习的重点。因为C语言作为一种偏底层的中低级语言，提供了大量的内存直接操作的方法，这一方面使程序的灵活度最大化，同时也为bug埋下很多隐患。

　　因此，无论如何，我们都要对内存有一个清晰的理解。

　　一、对内的分配

　　32位操作系统支持4GB内存的连续访问，但通常把内存分为两个2GB的空间，每个进程在运行时最大可以使用2GB的私有内存（0x00000000—0x7FFFFFFF）。即理论上支持如下的大数组：

　　char szBuffer[2*1024*1024*1024]；

　　当然，由于在实际运行时，程序还有代码段、临时变量段、动态内存申请等，实际上是不可能用到上述那么大的数组的。

　　至于高端的2GB内存地址（0x80000000—0xFFFFFFFF），操作系统一般内部保留使用，即供操作系统内核代码使用。在Windows和Linux平台上，一些动态链接库（Windows的dll，Linux的so）以及ocx控件等，由于是跨进程服务的，因此一般也在高2GB内存空间运行。

　　可以看到，每个进程都能看到自己的2GB内存以及系统的2GB内存，但是不同进程之间是无法彼此看到对方的。当然，操作系统在底层做了很多工作，比如磁盘上的虚拟内存交换（请看下以标题），不同的内存块动态映射等等。

　　二、虚拟内存

　　虚拟内存的基本思想是：用廉价但缓慢的磁盘来扩充快速却昂贵的内存。在一定时刻，程序实际需要使用的虚拟内存区段的内容就被载入物理内存中。当物理内存中的数据有一段时间未被使用，它们就可能被转移到硬盘中，节省下来的物理内存空间用于载入需要使用的其他数据。

　　在进程执行过程中，操作系统负责具体细节，使每个进程都以为自己拥有整个地址空间的独家访问权。这个幻觉是通过“虚拟内存”实现的。所有进程共享机器的物理内存，当内存使用完时就用磁盘保存数据。在进程运行时，数据在磁盘和内存之间来回移动。内存管理硬件负责把虚拟地址翻译为物理地址，并让一个进程始终运行于系统的真正内存中，应用程序员只看到虚拟地址，并不知道自己的进程在磁盘与内存之间来回切换。

　　从潜在的可能性上说，与进程有关的所有内存都将被系统所使用，如果该进程可能不会马上运行（可能它的优先级低，也可能是它处于睡眠状态），操作系统可以暂时取回所有分配给它的物理内存资源，将该进程的所有相关信息都备份到磁盘上。

　　进程只能操作位于物理内存中的页面。当进程引用一个不在物理内存中的页面时，MMU就会产生一个页错误。内存对此事做出响应，并判断该引用是否有效。如果无效，内核向进程发出一个“segmentation violation（段违规）”的信号，内核从磁盘取回该页，换入内存中，一旦页面进入内存，进程便被解锁，可以重新运行——进程本身并不知道它曾经因为页面换入事件等待了一会。

　　三、内存的使用

　　对于程序员，我们最重要的是能理解不同进程间私有内存空间的含义。C和C++的编译器把私有内存分为3块：基栈、浮动栈和堆。如下图：

　　（1）基栈：也叫静态存储区，这是编译器在编译期间就已经固定下来必须要使用的内存，如程序的代码段、静态变量、全局变量、const常量等。

　　（2）浮动栈：很多书上称为“栈”，就是程序开始运行，随着函数、对象的一段执行，函数内部变量、对象的内部成员变量开始动态占用内存，浮动栈一般都有生命周期，函数结束或者对象析构，其对应的浮动栈空间的就拆除了，这部分内容总是变来变去，内存占用也不是固定，因此叫浮动栈。

　　（3）堆：C和C++语言都支持动态内存申请，即程序运行期可以自由申请内存，这部分内存就是在堆空间申请的。堆位于2GB的最顶端，自上向下分配，这是避免和浮动栈混到一起，不好管理。我们用到malloc和new都是从堆空间申请的内存，new比malloc多了对象的支持，可以自动调用构造函数。另外，new创建对象，其成员变量位于堆里面。

　　我们来看一个例子：

const int n = 100; void Func(void) {     char ch = 0;     char* pBuff = (char*)malloc(10);     //… }