C 中5個記憶體區的區別以及棧和堆的詳細比較

2021-06-20 13:34:03 字數 2773 閱讀 7330

(1)在c++中,記憶體分成5個區,他們分別是堆、棧、自由儲存區、全域性/靜態儲存區和常量儲存區。

1)棧,就是那些由編譯器在需要的時候分配,在不需要的時候自動清除的變數的儲存區。裡面的變數通常是區域性變數、函式引數等。

2)堆,就是那些由new分配的記憶體塊,他們的釋放編譯器不去管,由我們的應用程式去控制,一般乙個new就要對應乙個delete。如果程式設計師沒有釋放掉,

那麼在程式結束後,作業系統會自動**。

3)自由儲存區,就是那些由malloc等分配的記憶體塊,他和堆是十分相似的,不過它是用free來結束自己的生命的。

4)全域性/靜態儲存區,全域性變數和靜態變數被分配到同一塊記憶體中,在以前的c語言中,全域性變數又分為初始化的和未初始化的(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與靜態變數在相鄰的另一塊區域,同時未被初始化的物件儲存區可以通過void*來訪問和操縱,程式結束後由系統自行釋放),在c++裡面沒有這個區

分了,他們共同占用同一塊記憶體區。

5)常量儲存區,這是一塊比較特殊的儲存區,他們裡面存放的是常量,不允許修改(當然,你要通過非正當手段也可以修改,而且方法很多)

(2)明確區分堆與棧

在bbs上,堆與棧的區分問題,似乎是乙個永恆的話題,由此可見,初學者對此往往是混淆不清的,所以我決定拿他第乙個開刀。

首先,我們舉乙個例子:

void f()  

這條短短的一句話就包含了堆與棧,看到new,我們首先就應該想到,我們分配了一塊堆記憶體,那麼指標p呢?他分配的是一塊棧記憶體,所以這句話的意思就是:在棧內

存中存放了乙個指向一塊堆記憶體的指標p。在程式會先確定在堆中分配記憶體的大小,然後呼叫operator new分配記憶體,然後返回這塊記憶體的首位址,放入棧中,

他在vc6下的彙編**如下:

00401028    push         14h

0040102a    call         operator new (00401060)

0040102f    add          esp,4

00401032    mov          dword ptr [ebp-8],eax

00401035    mov          eax,dword ptr [ebp-8]

00401038    mov          dword ptr [ebp-4],eax

這裡,我們為了簡單並沒有釋放記憶體,那麼該怎麼去釋放呢?是delete p麼?澳,錯了,應該是delete p,這是為了告訴編譯器:我刪除的是乙個陣列,vc6就會根據相

應的cookie資訊去進行釋放記憶體的工作。

(3)堆和棧究竟有什麼主要的區別由以下幾點:

1、管理方式不同;

2、空間大小不同;

3、能否產生碎片不同;

4、生長方向不同;

5、分配方式不同;

6、分配效率不同;

管理方式:對於棧來講,是由編譯器自動管理,無需我們手工控制;對於堆來說,釋放工作由程式設計師控制,容易產生memory leak。

空間大小:一般來講在32位系統下,堆記憶體可以達到4g的空間,從這個角度來看堆記憶體幾乎是沒有什麼限制的。但是對於棧來講,一般都是有一定的空間大小的,例如,

在vc6下面,預設的棧空間大小是1m(好像是,記不清楚了)。當然,我們可以修改:    

開啟工程,依次操作選單如下:project->setting->link,在category中選中output,然後在reserve中設定堆疊的最大值和commit。

注意:reserve最小值為4byte;commit是保留在虛擬記憶體的頁檔案裡面,它設定的較大會使棧開闢較大的值,可能增加記憶體的開銷和啟動時間。

碎片問題:對於堆來講,頻繁的new/delete勢必會造成記憶體空間的不連續,從而造成大量的碎片,使程式效率降低。對於棧來講,則不會存在這個問題,因為棧是先進

後出的佇列,他們是如此的一一對應,以至於永遠都不可能有乙個記憶體塊從棧中間彈出,在他彈出之前,在他上面的後進的棧內容已經被彈出,詳細的可以參考資料結

構,這裡我們就不再一一討論了。

分配方式:堆都是動態分配的,沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式:靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的,比如區域性變數的分配。動態分配由alloca函式

進行分配,但是棧的動態分配和堆是不同的,他的動態分配是由編譯器進行釋放,無需我們手工實現。

。堆則是c/c++函式庫提供的,它的機制是很複雜的,例如為了分配一塊記憶體,庫函式會按照一定的演算法(具體的演算法可以參考資料結構/作業系統)在堆記憶體中搜尋可用

的足夠大小的空間,如果沒有足夠大小的空間(可能是由於記憶體碎片太多),就有可能呼叫系統功能去增加程式資料段的記憶體空間,這樣就有機會分到足夠大小的記憶體,

然後進行返回。顯然,堆的效率比棧要低得多。

從這裡我們可以看到,堆和棧相比,由於大量new/delete的使用,容易造成大量的記憶體碎片;由於沒有專門的系統支援,效率很低;由於可能引發使用者態和核心態的切換

,記憶體的申請,代價變得更加昂貴。所以棧在程式中是應用最廣泛的,就算是函式的呼叫也利用棧去完成,函式呼叫過程中的引數,返回位址,ebp和區域性變數都採用棧

的方式存放。所以,我們推薦大家盡量用棧,而不是用堆。

雖然棧有如此眾多的好處,但是由於和堆相比不是那麼靈活,有時候分配大量的記憶體空間,還是用堆好一些。

無論是堆還是棧,都要防止越界現象的發生(除非你是故意使其越界),因為越界的結果要麼是程式崩潰,要麼是摧毀程式的堆、棧結構,產生以想不到的結果,就算是

在你的程式執行過程中,沒有發生上面的問題,你還是要小心,說不定什麼時候就崩掉,那時候debug可是相當困難的:)

對了,還有一件事,如果有人把堆疊合起來說,那它的意思是棧,可不是堆,呵呵,清楚了?

記憶體中堆區和棧區的區別

從下面五個方面說一下記憶體中堆和棧的區別 1 管理方式 對於棧來講,是由編譯器自動管理,無需我們手工控制 對於堆來說,釋放工作由程式設計師控制,容易產生memory leak。2 申請大小 能從棧獲得的空間較小,堆是向高位址擴充套件的資料結構,是不連續的記憶體區域。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛...

C 堆區和棧區的區別

一.程式記憶體的區域 二.堆和棧的區別 1 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,記憶體的分配是連續的,類似於平時我們所說的棧,如果還不清楚,那麼就把它想成陣列,它的記憶體分配是連續分配的,即,所分配的記憶體是在一塊連續的記憶體區域內 當我們宣告變數時,那麼編譯...

C 中的棧記憶體和堆記憶體的區別

棧 是一種連續儲存的資料結構,具有先進後出的性質。通常的操作有入棧 圧棧 出棧和棧頂元素。想要讀取棧中的某個元素,就要將其之前的所有元素出棧才能完成。模擬現實中的箱子一樣。堆 是一種非連續的樹形儲存資料結構,每個節點有乙個值,整棵樹是經過排序的。特點是根結點的值最小 或最大 且根結點的兩個子樹也是乙...