arrays - 数组声明 : Global Vs Local

Question

为什么我们不能在 main 函数内或任何函数内局部地声明一个 10000000 个整数(或者说，足够大)的数组，而它可以在全局范围内声明？

Answer 1

tl;dr:局部变量的空间是有限的。这就是 CPU 和操作系统的工作方式。

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这是许多语言和实现共享的实现细节，例如典型桌面操作系统上的 C、C++。

大多数运行代码的平台都预留了一些称为堆栈的内存，用于返回地址和本地存储。这只是 CPU(Intel、AMD 等)如何执行机器码的细节。

从堆栈分配非常快，但内存只在函数调用返回之前有效。这使它成为 C/C++ 局部变量的理想选择。

然而，栈空间是有限的，所以一个大的分配会失败Stack Overflow - 即使“其他地方”仍有足够的内存。

全局变量的内存是在程序启动时分配的。例如。可执行文件将指示“我需要这么多空间填充零，我需要这么多空间用于数据，以及这么多空间用于代码。”

“第三个”内存位置是堆:它用于使用malloc/new 等分配的内存。在堆上分配比在堆栈上更昂贵(并且有更多的问题需要处理)，并且它们会一直存在直到你释放它们，这既是好事也是一种负担。

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一些旁注，有意省略，因为它与问题没有直接关系:

堆栈只是一个(连续的)内存范围，您只能从顶部分配和释放内存。这使得它具有局限性，方便快捷。

在现代桌面系统上，32 位进程通常不再耗尽内存，而是耗尽地址空间:仍然有可用的物理内存，但 32 位字中所有可用的可能地址都用完了。

每个执行线程都有自己的堆栈，而全局变量和堆在进程的所有线程之间共享。

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为什么编译器不将大量分配移动到别处？

首先，“一直都是这样”。许多现有代码可能微妙地依赖于旧行为，并且“改进”编译器可能会破坏此代码。

其次，由于种种原因，唯一普遍适用的“别处”是堆。堆栈和堆分配之间的性能差异是显着的:

• 堆分配更昂贵
• 堆是共享的，因此必须同步从多个线程访问堆，这可能会非常昂贵。
• 栈顶几乎总是在 CPU 的缓存中(因为该地址范围的访问非常频繁)。堆很可能不是

大多数时候，这些细节并不重要，但对于某些操作，这种差异很重要。如果编译器决定在堆上进行一些分配，我们就会失去可预测性。