01.堆和栈

1.堆(heap)

用于动态分配内存，位于BSS和栈中间的地址区域，由程序员申请分配和释放。堆是从低地址位向高地址位增长，采用链式存储结构。频繁的 malloc/free 造成内存空间的不连续，会产生碎片。（经常问如何解决内存碎片？）当申请堆空间时库函数是按照一定的算法搜索可用的足够大的空间，因此堆的效率比栈要低的多。注：与数据结构中的堆不是一个概念，但堆的分配方式类似于链表。
经常问如何解决内存碎片？
answer:
内存碎片会降低内存的利用率并影响系统性能，以下是一些解决内存碎片的方法：

一、采用合适的内存分配算法

1. 伙伴系统算法：
   • 该算法将内存按 2 的幂次方大小进行划分，在分配内存时，从合适的大小块中进行分配。
   • 释放内存时，若相邻块也空闲则进行合并，从而减少外部碎片的产生。
2. slab 分配器：

• 主要用于内核内存的分配管理，针对频繁分配和释放的小对象进行优化。
• 预先分配一些对象缓存，当需要分配特定大小的对象时，直接从对应的缓存中获取，避免频繁的内存分配和释放操作产生碎片。

二、内存整理

1. 定期进行内存压缩：
   • 可以将分散的内存块移动到连续的内存区域，从而消除碎片。但这个过程可能会影响系统的性能，需要在适当的时候进行，比如系统负载较低时。
2. 动态调整内存布局：
   • 根据系统的内存使用情况，动态地调整内存中各个进程的布局，将空闲的内存区域合并在一起，减少碎片。

三、控制内存分配和释放的策略

1. 尽量避免频繁的小内存分配和释放操作：
   • 因为频繁的小内存操作容易产生大量的碎片。可以考虑一次性分配较大的内存块，然后在内部进行管理和分配，减少外部碎片的产生。
2. 合理规划内存使用：
   • 在设计程序时，对内存的使用有一个清晰的规划，尽量按照一定的顺序进行内存分配和释放，避免随机的内存访问模式。

四、使用内存池技术

1. 自定义内存池：
   • 针对特定类型的对象或者特定大小的内存需求，创建自定义的内存池。
   • 在程序启动时预先分配一定数量的内存块，当需要分配内存时，从内存池中获取，释放时归还到内存池，避免频繁地向操作系统申请和释放内存，减少碎片的产生。
2. 利用现有的内存池库：
   • 有很多成熟的内存池库可供选择，这些库通常提供了高效的内存管理功能，可以根据实际需求进行配置和使用。

2. 栈(stack)

由编译器自动释放，存放函数的参数值、局部变量等。每当一个函数被调用时，该函数的返回类型和一些调用的信息被存放到栈中，这个被调用的函数再为它的自动变量和临时变量在栈上分配空间。每调用一个函数一个新的栈就会被使用。栈区是从高地址位向低地址位增长的，是一块连续的内存区域，最大容量是由系统预先定义好的，申请的栈空间超过这个界限时会提示溢出。