操作系统概念之-内存之堆与栈

C++内存管理存在两个很重要的基础概念：堆（heap）和栈（stack）
而在数据结构中的堆栈，主要指的一段连续存取地址上的存取规则（算法），如：增加和删除项时采用后进先出（Last In First Out，LIFO），C++语言层面更关注“对象“因”“存储”区的不同，即“堆“或”栈“，而在内存管理（时效、范围）上的不同。
这里先了解内存空间

1.内存空间

内存是一个大的字节数组。
CPU只能从内存中加载指令，因此执行程序必须位于内存。内存提供字节数组，每个字节都有地址。内存单元（如一个字节内存单元）通过基本的load和store指令形成内存地址流（表达：指令（该内存单元是一个指令寄存器）或“数据”的改变（该内存单元是一个“数据”寄存器））

2.进程与内存分配方式

在未被CPU执行之前，程序做不了任何事，执行的程序称为进程
进程创建时，可能就会分配（对象）内存（一般指“虚拟内存”，不是“物理内存”）.
当进程终止时，资源会回收，包括分配的内存（可能是某实例化对象的地址）
单线程进程有一个计数器，指定了下一个（应该是顺序的）所要执行的指令
，直到进程结束。

(每一个进程都有自己的虚拟内存空间 如上图，其来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/56929325?utm_id=0)，应该是作者从《深入理解计算机系统》3rd-2016上总结而来，本人不太懂，但觉得对理解程序代码被读入内存的状态很有用，特别是理解C++/C的内存管理机制。感谢作者的二次创作，有能力的也可以直接阅读《深入理解计算机系统》(3RD-CN)可下载电子版(https://download.csdn.net/download/www_djh/88669234?spm=1001.2014.3001.5503)）
从上面这张图中**“进程虚拟存储器”，表达了C++/C语言对堆（heap）、栈（stack）两块不同内存区**的分配方式和回收方式，具体可看：《C++ Primer Plus》（6TH-CN）

相关概念：
（1）内存分配的增长方式：
堆：堆的地址增长方式是从低到高的，一般采用LIFO，比如C++的vector容器中push与pop两个方法
栈：栈的地址增长方式是从高到低的，一般采用FIFO
（2）如果按照整个内存区分配的先后，由先到后，把上图倒过来是不是更好理解些。
（3）栈：
C++，在函数中声明的任何局部变量（非静态）都是在栈中分配的（编译期间完成）。并且函数的参数，以及返回值也是依赖于栈。 如：数组初始化，则每个数组元素（连续）分配的栈地址，下标越大的地址越高。因数组元素地址是连续的，所以，可通过下标直接计算偏移。

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    printf("%d,%d",a, a=a+b );
}

说明：上面这段代码的输出结果：3,3。解释：因为函数参数的入栈顺序是从右到左的。另：它也揭露了一个事实，那就是函数参数（应该是指“a=a+b”）是存入栈中的，如果参数是表达式，那么一定要先计算出表达式的值，然后再入栈。（引用：知乎：https://zhuanlan.zhihu.com/p/56929325?utm_id=0）
（4）堆：
所谓“堆”，即动态存储区，与栈不同，堆是在程序运行时被分配的。C语言中的malloc，C++中的new完成的都是堆上的操作。堆不会自动释放所以需要free和delete。
1）malloc和new的不同：首先：malloc是函数，而new是关键字。然后new作为C++中动态对象创建的基石，除了完成堆空间的分配操作以外还要完成一些初始化操作，及new的过程中会调用对象的构造函数去初始化，而malloc不会。最后要明确的是malloc分配的内存只能用free来释放，而new分配的地址只能用delete来释放，如果new分配的是数组，则需要delete[ ]来释放，否则会出现未定义行为。

2）无论是malloc还是new返回的都是一个指针，即堆地址。堆与栈不同：堆不是顺序分配的，而是离散分配的，它的空闲内存可能不是连续的，而是断断续续的（由：堆内存的首地址及其偏移量（分配空间的大小）确定），通常通过链表来连接每个空闲存储区。

纯粹学习笔记，学习的资料在文中已标注