堆和棧的區(qū)別 (轉(zhuǎn))

看見這篇文章感覺 總結(jié)的 很到位针余,很精煉很到位

轉(zhuǎn)自 http://blog.csdn.net/hairetz/article/details/4141043

一、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感帅、棧區(qū)(stack)— 由編譯器自動(dòng)分配釋放 ,存放函數(shù)的參數(shù)值地淀,局部變量的值等失球。其
操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。
2帮毁、堆區(qū)(heap) — 一般由程序員分配釋放实苞, 若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由OS回
收 作箍。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事硬梁,分配方式倒是類似于鏈表前硫,呵呵胞得。
3、全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static)—屹电,全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的阶剑,初始化的
全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域, 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)域危号。 - 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放牧愁。
4、文字常量區(qū) —常量字符串就是放在這里的外莲。 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放
5猪半、程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。

二偷线、例子程序
這是一個(gè)前輩寫的磨确,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),p3在棧上声邦。
static int c =0乏奥; 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)亥曹,編譯器可能會(huì)將它與p3所指向的"123456"
優(yōu)化成一個(gè)地方邓了。
}

二恨诱、堆和棧的理論知識(shí)
2.1申請方式
stack:
由系統(tǒng)自動(dòng)分配。 例如骗炉,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

heap:
需要程序員自己申請照宝,并指明大小,在c中malloc函數(shù)
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運(yùn)算符
如p2 = new char[10];
但是注意p1句葵、p2本身是在棧中的硫豆。

2.2
申請后系統(tǒng)的響應(yīng)
棧:只要棧的剩余空間大于所申請空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存笼呆,否則將報(bào)異常提示棧溢
出熊响。
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)收到程序的申請時(shí)诗赌,
會(huì)遍歷該鏈表汗茄,尋找第一個(gè)空間大于所申請空間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表
中刪除铭若,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序洪碳,另外,對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)叼屠,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瞳腌,這樣,代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間镜雨。
另外嫂侍,由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請的大小,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荚坞。

2.3申請大小的限制
棧:在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)挑宠,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)定好的颓影,在WINDOWS下各淀,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))诡挂,如果申請的空間超過棧的剩余空間時(shí)碎浇,將
提示overflow。因此璃俗,能從棧獲得的空間較小奴璃。
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)域旧找。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲(chǔ)
的空閑內(nèi)存地址的溺健,自然是不連續(xù)的,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)存鞭缭。由此可見剖膳,堆獲得的空間比較靈活,也比較大岭辣。

2.4申請效率的比較:
棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配吱晒,速度較快。但程序員是無法控制的沦童。
堆是由new分配的內(nèi)存仑濒,一般速度比較慢,而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過用起來最方便.
另外偷遗,在WINDOWS下墩瞳,最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存,他不是在堆氏豌,也不是在棧是
直接在進(jìn)程的地址空間中保留一塊內(nèi)存喉酌,雖然用起來最不方便。但是速度快泵喘,也最靈活泪电。

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)的地址纪铺,然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù)相速,在大多數(shù)的C編譯器中,參數(shù)是由右往左入棧
的鲜锚,然后是函數(shù)中的局部變量突诬。注意靜態(tài)變量是不入棧的。
當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后烹棉,局部變量先出棧攒霹,然后是參數(shù)怯疤,最后棧頂指針指向最開始存的地
址浆洗,也就是主函數(shù)中的下一條指令,程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行集峦。
堆:一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小伏社。堆中的具體內(nèi)容由程序員安排。

2.6存取效率的比較

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時(shí)刻賦值的塔淤;
而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)就確定的摘昌;
但是,在以后的存取中高蜂,在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?例如堆)快聪黎。
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,而第二種則要先把指針值讀到
edx中备恤,再根據(jù)edx讀取字符稿饰,顯然慢了锦秒。

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,只管點(diǎn)菜(發(fā)出申請)喉镰、付錢旅择、和吃(使用),吃飽了就
走侣姆,不必理會(huì)切菜生真、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作捺宗,他的好處是快捷柱蟀,但是自
由度小。
使用堆就象是自己動(dòng)手做喜歡吃的菜肴蚜厉,比較麻煩产弹,但是比較符合自己的口味,而且自由
度大弯囊。

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