C 與資料結構中的堆與棧的區別

2021-06-13 23:05:53 字數 3479 閱讀 3228

一、預備知識—程式的記憶體分配  

乙個由c/c++編譯的程式占用的記憶體分為以下幾個部分 

棧區(stack)—   由編譯器自動分配釋放  ,存放函式的引數值,區域性變數的值等。其  

操作方式類似於資料結構中的棧。  

堆區(heap)   —  一般由程式設計師分配釋放,   若程式設計師不釋放,程式結束時可能由os回  

收  。注意它與資料結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鍊錶,呵呵。  

全域性區(靜態區)(static)—,全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的,初始化的 

全域性變數和靜態變數在一塊區域,  未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另  

一塊區域。   -  程式結束後由系統釋放。

文字常量區   —常量字串就是放在這裡的。  程式結束後由系統釋放  

程式**區—存放函式體的二進位制**。 

二、例子程式  

這是乙個前輩寫的,非常詳細  

int a = 0; //全域性初始化區

char *p1; // 全域性未初始化區

main()

二、堆和棧的理論知識  

2.1申請方式  

stack:  

由系統自動分配。  

例如,宣告在函式中乙個區域性變數 

int  

b;  

系統自動在棧中為b開闢空  

間  

heap:  

需要程式設計師自己申請,並指明大小,在c中malloc函式 

如p1  

=  (char  

*)malloc(10);  

在c++中用new運算子  

如p2  

=  new  

char[10];  

但是注意p1、p2本身是在棧中的。  

2.2  

申請後系統的響應  

棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統將為程式提供記憶體,否則將報異常提示棧溢 

出。  

會遍歷該鍊錶,尋找第乙個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閒結點鍊錶 

中刪除,並將該結點的空間分配給程式,另外,對於大多數系統,會在這塊記憶體空間中的 

首位址處記錄本次分配的大小,這樣,**中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。 

另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多餘的那部 

分重新放入空閒鍊錶中。  

2.3申請大小的限制  

思是棧頂的位址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在windows下,棧的大小是2m(也有 

的說是1m,總之是乙個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將 

提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。 

的空閒記憶體位址的,自然是不連續的,而鍊錶的遍歷方向是由低位址向高位址。堆的大小 

受限於計算機系統中有效的虛擬記憶體。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。 

2.4申請效率的比較:  

棧由系統自動分配,速度較快。但程式設計師是無法控制的。 

堆是由new分配的記憶體,一般速度比較慢,而且容易產生記憶體碎片,不過用起來最方便. 

另外,在windows下,最好的方式是用virtualalloc分配記憶體,他不是在堆,也不是在棧是 

直接在程序的位址空間中保留一塊記憶體,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。 

2.5堆和棧中的儲存內容  

棧:  

在函式呼叫時,第乙個進棧的是主函式中後的下一條指令(函式呼叫語句的下一條可  

執行語句)的位址,然後是函式的各個引數,在大多數的c編譯器中,引數是由右往左入棧 

的,然後是函式中的區域性變數。注意靜態變數是不入棧的。 

當本次函式呼叫結束後,區域性變數先出棧,然後是引數,最後棧頂指標指向最開始存的地 

址,也就是主函式中的下一條指令,程式由該點繼續執行。 

堆:一般是在堆的頭部用乙個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容由程式設計師安排。 

2.6訪問效率的比較  

char  

s1 =  

"aaaaaaaaaaaaaaa"; 

char  

*s2 

=  "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 

aaaaaaaaaaa是在執行時刻賦值的;  

而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的;  

但是,在以後的訪問中,在棧上的陣列比指標所指向的字串(例如堆)快。 

比如:  

#include   

void main()

對應的彙編**  

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  

第一種在讀取時直接就把字串中的元素讀到暫存器cl中,而第二種則要先把指標值讀到 

edx中,再根據edx讀取字元,顯然慢了。  

2.7小結:  

堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出:  

使用棧就象我們去飯館裡吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就 

走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自 

由度小。  

使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由 

度大。  

(經典!)

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