堆內(nèi)存和棧內(nèi)存詳解(轉(zhuǎn)載)

堆:順序隨意

棧:先進(jìn)后出

堆和棧的區(qū)別

一漏峰、預(yù)備知識(shí)—程序的內(nèi)存分配

一個(gè)由c/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分

1、棧區(qū)(stack)— 由編譯器自動(dòng)分配釋放 奸攻,存放函數(shù)的參數(shù)值父泳,局部變量的值等忘晤。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧

2、堆區(qū)(heap) — 一般由程序員分配釋放斜姥, 若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收 沧竟。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事铸敏,分配方式倒是類似于鏈表,呵呵屯仗。

3搞坝、全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static)—,全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的魁袜,初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域桩撮, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。 - 程序結(jié)束后有系統(tǒng)釋放

4峰弹、文字常量區(qū) —常量字符串就是放在這里的店量。 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放?

5、程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼鞠呈。

二融师、例子程序

這是一個(gè)前輩寫的,非常詳細(xì)

//main.cpp?

int a = 0; 全局初始化區(qū)

char *p1; 全局未初始化區(qū)

main()

{????

????? int b; 棧

char s[] = "abc"; 棧?

char *p2; 棧?

char *p3 = "123456"; 123456/0在常量區(qū)蚁吝,p3在棧上旱爆。?

static int c =0舀射; 全局(靜態(tài))初始化區(qū)?

p1 = (char *)malloc(10);?

p2 = (char *)malloc(20);?

分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。?

strcpy(p1, "123456"); 123456/0放在常量區(qū)怀伦,編譯器可能會(huì)將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個(gè)地方脆烟。?

}?

二、堆和棧的理論知識(shí)

2.1申請(qǐng)方式

stack:由系統(tǒng)自動(dòng)分配房待。 例如邢羔,聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量 int b; 系統(tǒng)自動(dòng)在棧中為b開辟空間

heap:需要程序員自己申請(qǐng),并指明大小桑孩,在c中malloc函數(shù)如p1 = (char *)malloc(10);在C++中用new運(yùn)算符如p2 = (char *)malloc(10);但是注意p1拜鹤、p2本身是在棧中的

2.2申請(qǐng)后系統(tǒng)的響應(yīng)

棧:只要棧的剩余空間大于所申請(qǐng)空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存流椒,否則將報(bào)異常提示棧溢出敏簿。

堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí)镣隶,會(huì)遍歷該鏈表极谊,尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除安岂,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序轻猖,另外,對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)域那,會(huì)在這塊內(nèi)存空間中的首地址處記錄本次分配的大小咙边,這樣,代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間次员。另外败许,由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請(qǐng)的大小,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中淑蔚。?

2.3申請(qǐng)大小的限制

棧:在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)市殷,是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅5淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的刹衫,在 WINDOWS下醋寝,棧的大小是2M(也有的說是1M,總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù))带迟,如果申請(qǐng)的空間超過棧的剩余空間時(shí)音羞,將提示overflow。因此仓犬,能從棧獲得的空間較小嗅绰。

堆:堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲(chǔ)的空閑內(nèi)存地址的窘面,自然是不連續(xù)的翠语,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存民镜。由此可見啡专,堆獲得的空間比較靈活,也比較大制圈。?

2.4申請(qǐng)效率的比較:

棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配,速度較快畔况。但程序員是無法控制的鲸鹦。

堆是由new分配的內(nèi)存,一般速度比較慢跷跪,而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過用起來最方便. 另外馋嗜,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存吵瞻,他不是在堆葛菇,也不是在棧是直接在進(jìn)程的地址空間中保留一快內(nèi)存,雖然用起來最不方便橡羞。但是速度快眯停,也最靈活?

2.5堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容

棧: 在函數(shù)調(diào)用時(shí),第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令(函數(shù)調(diào)用語句的下一條可執(zhí)行語句)的地址卿泽,然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù)莺债,在大多數(shù)的C編譯器中,參數(shù)是由右往左入棧的签夭,然后是函數(shù)中的局部變量齐邦。注意靜態(tài)變量是不入棧的。當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后第租,局部變量先出棧措拇,然后是參數(shù),最后棧頂指針指向最開始存的地址慎宾,也就是主函數(shù)中的下一條指令丐吓,程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。?

堆:一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小璧诵。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排汰蜘。?

2.6存取效率的比較?

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";?

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";?

aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時(shí)刻賦值的;而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)就確定的之宿;但是族操,在以后的存取中,在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?例如堆)快。?

比如:

#include

void main()

{????

????? char a = 1;?????

????? char c[] = "1234567890";?????

????? char *p ="1234567890";????

????? a = c[1];?????

????? a = p[1];?????

????? return;?????

}?

對(duì)應(yīng)的匯編代碼?

10: a = c[1];?

00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]

0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl?

11: a = p[1];?

0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]?

00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]?

00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al?

第一種在讀取時(shí)直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中色难,而第二種則要先把指針值讀到edx中泼舱,在根據(jù)edx讀取字符,顯然慢了枷莉。?

2.7小結(jié):

堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來看出:使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯娇昙,只管點(diǎn)菜(發(fā)出申請(qǐng))、付錢笤妙、和吃(使用)冒掌,吃飽了就走,不必理會(huì)切菜蹲盘、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗股毫、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷召衔,但是自由度小铃诬。 使用堆就象是自己動(dòng)手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩苍凛,但是比較符合自己的口味趣席,而且自由度大。?

堆和棧的區(qū)別主要分:?

操作系統(tǒng)方面的堆和棧醇蝴,如上面說的那些宣肚,不多說了。還有就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的堆和棧哑蔫,這些都是不同的概念钉寝。這里的堆實(shí)際上指的就是(滿足堆性質(zhì)的)優(yōu)先隊(duì)列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),第1個(gè)元素有最高的優(yōu)先權(quán)闸迷;棧實(shí)際上就是滿足先進(jìn)后出的性質(zhì)的數(shù)學(xué)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嵌纲。雖然堆棧,堆棧的說法是連起來叫腥沽,但是他們還是有很大區(qū)別的逮走,連著叫只是由于歷史的原因。

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