如果类在堆上，函数会存储在堆还是栈上？

Question

class Foo{

    public:
        void foo(){
            int x, y; // go to the HEAP or the stack?
        }
};

int main(){
    Foo *f = new Foo();
    f -> foo();

    delete f;
}

如果我在堆上创建一个类实例并激活一个“类方法”，函数局部变量和“元数据”存储在哪里？它们存储在堆上，因为类在堆上或者栈上都可以。

- dsal3389

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据我所知，大多数编译器将函数与类实例分开存储，因此它们不关心您的对象位于何处。 - UnholySheep

非正式评论：栈上的情况。把 void Foo::foo() 看作是几乎等同于 void ::foo(Foo* obj)。 - Bathsheba

这是一个相对复杂的问题。如果您打开优化，x和y就不会存在了，因为编译器很可能会优化它们的存在。通常情况下，它可能会将它们存储在_寄存器_或堆栈中。 - Daniel Langr

顺便问一下，“metadata”函数是什么？ - Daniel Langr

@DanielLangr 元数据不是函数，它是函数的数据，例如返回值和所有其他幕后的东西。 - dsal3389

Answer 1

如果类在堆上，函数是存储在堆还是栈上？

C++语言没有"堆"或者"栈"这样的东西。

自动变量具有自动存储。动态对象具有动态存储。静态变量具有静态存储。线程本地变量具有线程本地存储。

函数根本没有存储。只有对象（有时候是引用）才有。

关于使用von Neumann架构的C++语言的典型实现：程序指令和堆栈分开存储。所以，对于这个问题的答案是：都不是。

函数内部的局部变量存储在哪里？

自动变量，即那些在函数块内部局部且不为静态变量的变量，例如f，x和y，存储在自动存储中。

在典型的实现中，自动存储通过将对象存储在执行堆栈上、CPU寄存器中或者不存储（如果它们的存储不可观测）来实现。

- eerorika

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但我知道如果使用new关键字，数据将存储在堆中，那么“C++语言没有堆或栈”是什么意思？ - dsal3389

@dsal3389 new 创建具有动态存储期的对象。虽然关于它的部分标题为“自由存储区”，但C++标准并未描述动态对象的内存来自何处，这是同堆栈相似的。一些人不建议将“堆”用作此未使用内存的名称，因为与数据结构称为堆的名称冲突，而该数据结构与之无关。 - eerorika

Answer 2

你的标题有些误导，因为"函数"与它们的局部变量是不同的概念。

对于你的问题来说，技术上的正确答案是"这要看情况"，你可以查看eerorika的回答以获取标准规范的细节。问题在于，有许多特定的场景，堆内存和栈内存的概念并不容易定义，例如当你在堆中分配内存并将其赋值为特定线程的栈区域时。

如果你在电脑上运行你的示例程序，则Foo实例（由f指向）分配在堆上（还有任何成员变量，在你的示例中没有）。f、x和y局部变量位于栈中。

如果你正在使用Linux平台，我建议你使用类似GDB的调试器运行你的程序，并评估所有这些变量的地址。

p &f
p f
p &x
p &y

然后通过查看/proc/1234/maps文件，其中1234是您程序的进程ID，寻找它们所属的内存区域。您也可以向gdb询问。您会注意到，在这些区域中，有一些包含可执行文件和几个共享库文件的区域。那将是程序指令所在的区域，也就是函数实际位于的内存（既不是堆栈的一部分，也不是堆的一部分）。

- Jorge Bellon

Answer 3

机器指令和数据被分开放置（例如查看维基百科上的代码段，或搜索应用程序内存布局）。尽管您可以使用C++混合代码和数据，但编译器稍后会自动分离它们（在C中，您无法混合数据和代码）。

调用非内联函数时，将创建堆栈帧并将其推送到堆栈上（LIFO!），然后处理器跳转到函数的代码部分。但是，如果堆栈太大，则会出现堆栈溢出异常（就像此网站的名称一样:D），因为在C++中，堆栈是有限的。在函数结束后，堆栈指针被移动，并且旧帧（在当前帧之前推送的）处于活动状态（当前位于顶部）。您可以这样想象它，它是为了以高效安全的方式模拟进入子程序（通常是执行另一个子程序）（除非堆栈没有超过:D）。

因此，函数/类方法的所有输入参数和所有本地变量都放置在堆栈上。堆栈帧的大小可以在编译时计算（在启动程序之前，根据变量及其大小计算）。

- Alex