Лекция 7. Стековая, статическая и динамическая память

• Обсуждение различных типов памяти: статическая, динамическая и автоматическая.  

• Программа запускается в оперативной памяти, где ей выделяется определенный участок.  

• Обращение за пределы выделенного участка приводит к ошибке.  

• Программа имеет три области памяти: текст, данные и стек.  

• Текст содержит машинный код программы, который загружается в оперативную память.  

• Данные включают глобальные переменные и статическую информацию, которая существует на протяжении всей работы программы.  

• Стек хранит локальные переменные, объявленные внутри функций.  

• Локальные переменные удаляются из стека при выходе из функции.  

• Стек работает по принципу стека, где новые переменные добавляются, а старые удаляются.  

• Переменные в стеке могут быть переупорядочены компилятором для оптимизации.  

• При завершении программы все переменные снимаются со стека.  

• Для объектов вызываются деструкторы, для примитивных типов просто сдвигается указатель стека.  

• Вызов функций также занимает стек.  

• Переменные, объявленные в функции, добавляются в стек.  

• При возврате из функции переменные удаляются из стека.  

• Функция принимает аргумент и возвращает значение.  

• При вызове функции на стек помещается локальная переменная и адрес возврата.  

• Адрес возврата указывает процессору, куда вернуться после выполнения функции.  

• Стек фиксирован и составляет около 8 мегабайт.  

• У каждой программы есть свой стек для хранения локальных переменных и адресов возврата.  

• Переполнение стека приводит к ошибке "стек оверфлоу".  

• Ошибка "стек оверфлоу" возникает при переполнении стека.  

• Пример: бесконечная рекурсия приводит к переполнению стека и segfault.  

• Компилятор может использовать дополнительные байты для хранения адресов возврата.  

• Python проверяет каждое обращение к памяти, C++ позволяет прямое обращение.  

• В Python ошибки обрабатываются автоматически, в C++ это может привести к segfault.  

• Превышение стека может привести к "минному полю" ошибок, когда каждое обращение к памяти рискованно.  

• Переполнение стека приводит к обращению к не принадлежащей программе памяти.  

• Операционная система может убить процесс, если он выходит за пределы допустимой памяти.  

• Ошибка "стек оверфлоу" всегда явная и приводит к segfault.  

• Ошибки типа "сфолт" возникают при выходе за границы массива или бесконечной рекурсии.  

• Операционная система убивает программу при недопустимой операции.  

• Примеры: превышение глубины рекурсии или обращение к памяти за пределами допустимого.  

• Стек ограничен 8 мегабайтами, что недостаточно для больших массивов.  

• Динамическая память выделяется и освобождается в рантайме.  

• Статическая память известна на момент компиляции, динамическая - нет.  

• Для выделения динамической памяти используется оператор new.  

• Пример: int *p = new int;  

• Оператор new запрашивает у операционной системы дополнительное пространство в динамической памяти.  

• Для освобождения памяти используется оператор delete.  

• Пример: delete p;  

• После delete p память освобождается и может быть использована другой программой.  

• Для выделения массива используется оператор new с квадратными скобками.  

• Пример: int *p = new int[10000];  

• После использования массива его нужно освободить с помощью delete[] p.  

• Если не инициализировать память, она будет содержать неопределенные значения.  

• Пример: new int в круглых скобках инициализирует память значением 5.  

• Использование квадратных скобок для инициализации массива.  

• В C++ нужно вручную освобождать память, что делает программы быстрыми, но сложными в написании.  

• В отличие от Java и C#, в C++ нет автоматического освобождения памяти, что может привести к утечкам памяти.  

• Пример: если не освободить память после использования, она останется занятой, что может привести к нехватке оперативной памяти.  

• Демонстрация утечки памяти в C++.  

• Программа выделяет память в цикле, но не освобождает её, что приводит к увеличению занятой памяти.  

• В других языках, таких как Java и C#, есть сборщик мусора, который автоматически освобождает память, что упрощает программирование.  

• В C++ выделение и освобождение памяти нужно делать вручную, что делает программы более эффективными, но требует внимательности.  

• Ошибка при использовании delete может привести к утечке памяти или аварийному завершению программы.  

• Пример: если изменить указатель перед освобождением памяти, это может вызвать утечку или сбой программы.  

• Код может быть плохим, но не всегда является ошибкой компиляции.  

• Экспресс-операторы, такие как запятая и деление, имеют разный приоритет.  

• Пример с запятой и делением приводит к утечке памяти.  

• Статические переменные хранятся в области данных, а не на стеке.  

• Они существуют на протяжении всей работы программы.  

• Пример кода показывает, как инициализировать и использовать статические переменные.  

• Локальные статические переменные создаются и инициализируются только один раз.  

• Они не уничтожаются при выходе из функции.  

• Статические функции резервируют память заранее, что позволяет избежать утечек памяти.  

• Статические массивы могут быть очень большими и не вызывают ошибок.  

• Массивы на стеке могут привести к сбою при большом размере.  

• Пример кода демонстрирует, как использовать статические массивы.  

• Память под функцией можно прочитать, но это не рекомендуется.  

• В следующем параграфе будет обсуждаться чтение памяти под функцией.  

• Лекция завершена, обсуждение указателей на функции будет в следующем параграфе.