C/C++ 程序內存佈局詳解：棧、堆、全局區、常量區、代碼區

程序內存五大區域

一個由 C/C++ 編譯的程序在運行時佔用的內存主要分為以下五個部分：

1. 棧區

• 由編譯器自動分配釋放。
• 存放函數參數、局部變量、返回地址等。
• 操作方式類似數據結構中的棧（先進後出）。
• 空間有限（如 VC6 默認 1MB），向低地址增長。

2. 堆區

• 由程序員手動分配（malloc/new）與釋放（free/delete）。
• 若不釋放，程序結束時由 OS 回收。
• 分配方式類似鏈表，易產生內存碎片。
• 空間大，32 位系統可達近 4GB，向高地址增長。

3. 全局/靜態區

• 存放全局變量與靜態變量（static）。
• 分為初始化區（.data/.rwdata）與未初始化區（.bss），相鄰存放。
• 程序結束由系統釋放。

4. 文字常量區

• 存放字符串字面量（如 "abc"）。
• 通常為只讀（.rodata），程序結束由系統釋放。

5. 程序代碼區

• 存放函數體的二進制機器碼（.text）。
• 只讀，通常可共享。

示例程序與內存分佈

[cpp]
// main.cpp
int a = 0;               // 全局初始化區 (.data)
char *p1;                // 全局未初始化區 (.bss)

int main() {
    int b;               // 棧區
    char s[] = "abc";    // "abc" 在常量區，s 在棧
    char *p2;            // 棧區
    char *p3 = "123456"; // "123456" 在常量區，p3 在棧
    static int c = 0;    // 全局/靜態初始化區 (.data)

    p1 = (char*)malloc(10); // 堆區
    p2 = (char*)malloc(20); // 堆區
    strcpy(p1, "123456");   // "123456" 在常量區，編譯器可能優化合併
    return 0;
}

堆與棧的詳細對比

Global 與 Static 討論

• static 全局變量：僅在定義文件內可見，降低耦合。
• static 局部變量：改變存儲方式（從棧移至靜態區），延長生命周期，僅初始化一次。
• static 函數：僅在本文件內可見（內部函數），避免名稱衝突。

總結

理解內存佈局有助於排查野指針、內存洩漏、棧溢出等問題，也是編寫高性能、穩健 C/C++ 代碼的基礎。