www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當(dāng)前位置:首頁 > 嵌入式 > 嵌入式硬件
[導(dǎo)讀]在C和C++語言開發(fā)中,指針、內(nèi)存一直是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。因?yàn)镃語言作為一種偏底層的中低級語言,提供了大量的內(nèi)存直接操作的方法,這一方面使程序的靈活度最大化,同時也為bug埋下很多隱患。

在C和C++語言開發(fā)中,指針、內(nèi)存一直是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。因?yàn)镃語言作為一種偏底層的中低級語言,提供了大量的內(nèi)存直接操作的方法,這一方面使程序的靈活度最大化,同時也為bug埋下很多隱患。

因此,無論如何,我們都要對內(nèi)存有一個清晰的理解。

一、對內(nèi)的分配

32位操作系統(tǒng)支持4GB內(nèi)存的連續(xù)訪問,但通常把內(nèi)存分為兩個2GB的空間,每個進(jìn)程在運(yùn)行時最大可以使用2GB的私有內(nèi)存(0x00000000—0x7FFFFFFF)。即理論上支持如下的大數(shù)組:

char szBuffer[2*1024*1024*1024];

當(dāng)然,由于在實(shí)際運(yùn)行時,程序還有代碼段、臨時變量段、動態(tài)內(nèi)存申請等,實(shí)際上是不可能用到上述那么大的數(shù)組的。

至于高端的2GB內(nèi)存地址(0x80000000—0xFFFFFFFF),操作系統(tǒng)一般內(nèi)部保留使用,即供操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼使用。在Windows和Linux平臺上,一些動態(tài)鏈接庫(Windows的dll,Linux的so)以及ocx控件等,由于是跨進(jìn)程服務(wù)的,因此一般也在高2GB內(nèi)存空間運(yùn)行。

可以看到,每個進(jìn)程都能看到自己的2GB內(nèi)存以及系統(tǒng)的2GB內(nèi)存,但是不同進(jìn)程之間是無法彼此看到對方的。當(dāng)然,操作系統(tǒng)在底層做了很多工作,比如磁盤上的虛擬內(nèi)存交換(請看下以標(biāo)題),不同的內(nèi)存塊動態(tài)映射等等。

二、虛擬內(nèi)存

虛擬內(nèi)存的基本思想是:用廉價但緩慢的磁盤來擴(kuò)充快速卻昂貴的內(nèi)存。在一定時刻,程序?qū)嶋H需要使用的虛擬內(nèi)存區(qū)段的內(nèi)容就被載入物理內(nèi)存中。當(dāng)物理內(nèi)存中的數(shù)據(jù)有一段時間未被使用,它們就可能被轉(zhuǎn)移到硬盤中,節(jié)省下來的物理內(nèi)存空間用于載入需要使用的其他數(shù)據(jù)。

在進(jìn)程執(zhí)行過程中,操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)具體細(xì)節(jié),使每個進(jìn)程都以為自己擁有整個地址空間的獨(dú)家訪問權(quán)。這個幻覺是通過“虛擬內(nèi)存”實(shí)現(xiàn)的。所有進(jìn)程共享機(jī)器的物理內(nèi)存,當(dāng)內(nèi)存使用完時就用磁盤保存數(shù)據(jù)。在進(jìn)程運(yùn)行時,數(shù)據(jù)在磁盤和內(nèi)存之間來回移動。內(nèi)存管理硬件負(fù)責(zé)把虛擬地址翻譯為物理地址,并讓一個進(jìn)程始終運(yùn)行于系統(tǒng)的真正內(nèi)存中,應(yīng)用程序員只看到虛擬地址,并不知道自己的進(jìn)程在磁盤與內(nèi)存之間來回切換。

從潛在的可能性上說,與進(jìn)程有關(guān)的所有內(nèi)存都將被系統(tǒng)所使用,如果該進(jìn)程可能不會馬上運(yùn)行(可能它的優(yōu)先級低,也可能是它處于睡眠狀態(tài)),操作系統(tǒng)可以暫時取回所有分配給它的物理內(nèi)存資源,將該進(jìn)程的所有相關(guān)信息都備份到磁盤上。

進(jìn)程只能操作位于物理內(nèi)存中的頁面。當(dāng)進(jìn)程引用一個不在物理內(nèi)存中的頁面時,MMU就會產(chǎn)生一個頁錯誤。內(nèi)存對此事做出響應(yīng),并判斷該引用是否有效。如果無效,內(nèi)核向進(jìn)程發(fā)出一個“segmentation violation(段違規(guī))”的信號,內(nèi)核從磁盤取回該頁,換入內(nèi)存中,一旦頁面進(jìn)入內(nèi)存,進(jìn)程便被解鎖,可以重新運(yùn)行——進(jìn)程本身并不知道它曾經(jīng)因?yàn)轫撁鎿Q入事件等待了一會。

三、內(nèi)存的使用

對于程序員,我們最重要的是能理解不同進(jìn)程間私有內(nèi)存空間的含義。C和C++的編譯器把私有內(nèi)存分為3塊:基棧、浮動棧和堆。如下圖:

(1)基棧:也叫靜態(tài)存儲區(qū),這是編譯器在編譯期間就已經(jīng)固定下來必須要使用的內(nèi)存,如程序的代碼段、靜態(tài)變量、全局變量、const常量等。

(2)浮動棧:很多書上稱為“棧”,就是程序開始運(yùn)行,隨著函數(shù)、對象的一段執(zhí)行,函數(shù)內(nèi)部變量、對象的內(nèi)部成員變量開始動態(tài)占用內(nèi)存,浮動棧一般都有生命周期,函數(shù)結(jié)束或者對象析構(gòu),其對應(yīng)的浮動棧空間的就拆除了,這部分內(nèi)容總是變來變?nèi)?,?nèi)存占用也不是固定,因此叫浮動棧。

(3)堆:C和C++語言都支持動態(tài)內(nèi)存申請,即程序運(yùn)行期可以自由申請內(nèi)存,這部分內(nèi)存就是在堆空間申請的。堆位于2GB的最頂端,自上向下分配,這是避免和浮動?;斓揭黄?,不好管理。我們用到malloc和new都是從堆空間申請的內(nèi)存,new比malloc多了對象的支持,可以自動調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。另外,new創(chuàng)建對象,其成員變量位于堆里面。

我們來看一個例子:

const int n = 100;void Func(void)

{

char ch = 0;

char* pBuff = (char*)malloc(10);

//…

}

這個函數(shù)如果運(yùn)行,其中n由于是全局靜態(tài)變量,位于基棧,ch和pBuff這兩個函數(shù)內(nèi)部變量,ch位于浮動棧,而pBuff指向的由malloc分配的內(nèi)存區(qū),則位于堆棧。

在內(nèi)存理解上,最著名的例子就是線程啟動時的參數(shù)傳遞。

函數(shù)啟動一個線程,很多時候需要向線程傳參數(shù),但是線程是異步啟動的,即很可能啟動函數(shù)已經(jīng)退出了,而線程函數(shù)都還沒有正式開始運(yùn)行,因此,絕不能用啟動函數(shù)的內(nèi)部變量給線程傳參。道理很簡單,函數(shù)的內(nèi)部變量在浮動棧,但函數(shù)退出時,浮動棧自動拆除,內(nèi)存空間已經(jīng)被釋放了。當(dāng)線程啟動時,按照給的參數(shù)指針去查詢變量,實(shí)際上是在讀一塊無效的內(nèi)存區(qū)域,程序會因此而崩潰。

那怎么辦呢?我們應(yīng)該直接用malloc函數(shù)給需要傳遞的參數(shù)分配一塊內(nèi)存區(qū)域,將指針傳入線程,線程收到后使用,最后線程退出時,free釋放。

我們來看例子:

//這個結(jié)構(gòu)體就是參數(shù)表typedef struct _CListen_ListenAcceptTask_Param_

{

Linux_Win_SOCKET m_nSocket;

//其他參量… …}SCListenAcceptTaskParam;

//習(xí)慣性寫法,設(shè)置結(jié)構(gòu)體后,立即聲明結(jié)構(gòu)體的尺寸,為后續(xù)malloc提供方便const ULONG SCListenAcceptTaskParamSize = sizeof(SCListenAcceptTaskParam);

//這里接收到連接請求,申請參數(shù)區(qū)域,將關(guān)鍵信息帶入?yún)?shù)區(qū)域,幫助后續(xù)線程工作。

bool CListen::ListenTaskCallback(void* pCallParam,int& nStatus)

{

//正常的函數(shù)邏輯… …

//假定s是accept到的socket,需要傳入后續(xù)線程工作

//在此準(zhǔn)備一塊參數(shù)區(qū)域,從遠(yuǎn)堆上申請

SCListenAcceptTaskParam* pParam = (SCListenAcceptTaskParam*) malloc(SCListenAcceptTaskParamSize);

//給參數(shù)區(qū)域賦值

pParam->m_nSocket = s;

//此處啟動線程,將pParam傳遞給線程… …

//正常的函數(shù)邏輯… …

}

//這是線程函數(shù),負(fù)責(zé)處理上文accept到的socket

bool CListen::ListenAcceptTask(void* pCallParam,int& nStatus)

{

//第一句話就是強(qiáng)制指針類型轉(zhuǎn)換,獲得外界傳入的參數(shù)區(qū)域

SCListenAcceptTaskParam* pParam= (SCListenAcceptTaskParam*)pCallParam;

//正常的函數(shù)邏輯… …

//退出前,必須要做的工作,確保資源不被泄露

close(pParam->m_nSocket); //關(guān)閉socket

free(pCallParam); // free傳入的參數(shù)區(qū)域

//… …

}

四、內(nèi)存bug

無規(guī)則的濫用內(nèi)存和指針會導(dǎo)致大量的bug,程序員應(yīng)該對內(nèi)存的使用保持高度的敏感性和警惕性,謹(jǐn)慎地使用內(nèi)存資源。

使用內(nèi)存時最容易出現(xiàn)的bug是:

(1)壞指針值錯誤:在指針賦值之前就用它來引用內(nèi)存,或者向庫函數(shù)傳送一個壞指針,第三種可能導(dǎo)致壞指針的原因是對指針進(jìn)行釋放之后再訪問它的內(nèi)容。可以修改free語句,在指針釋放之后再將它置為空值。

free(p); p = NULL;

這樣,如果在指針釋放之后繼續(xù)使用該指針,至少程序能在終止之前進(jìn)行信息轉(zhuǎn)儲。

(2)改寫(overwrite)錯誤:越過數(shù)組邊界寫入數(shù)據(jù),在動態(tài)分配的內(nèi)存兩端之外寫入數(shù)據(jù),或改寫一些堆管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(在動態(tài)分配內(nèi)存之前的區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)就很容易發(fā)生這種情況)

p = malloc(256); p[-1] = 0; p[256] = 0;

(3)指針釋放引起的錯誤:釋放同一個內(nèi)存塊兩次,或釋放一塊未曾使用malloc分配的內(nèi)存,或釋放仍在使用中的內(nèi)存,或釋放一個無效的指針。一個極為常見的與釋放內(nèi)存有關(guān)的錯誤就是在 for(p=start;p=p->next) 這樣的循環(huán)中迭代一個鏈表,并在循環(huán)體內(nèi)使用 free(p) 語句。這樣,在下一次循環(huán)迭代時,程序就會對已經(jīng)釋放的指針進(jìn)行解除引用操作,從而導(dǎo)致不可預(yù)料的結(jié)果。

我們可以這樣迭代:

struct node *p, *tart, *temp;for(p = start; p ; p = temp)

{

temp = p->next;

free(p);

}

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉