iOS 對堆和棧的理解

堆和棧的區別(經典

) 此⽂文章雖然是⾯面向

c/c++

程式設計師寫得,但是對咱們

ios程式設計師還是很有幫助的。

堆和棧的區別

⼀一、預備知識

—程式的記憶體分配⼀乙個由

c/c++

編譯的程式佔⽤用的記憶體分為以下⼏幾個部分

1、棧區(

stack)—

由編譯器⾃自動分配釋放 ,存放函式的引數值,區域性變數的值等。其

操作⽅方式類似於資料結構中的棧。

2、堆區(

heap

) —

⼀一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,分配⽅方式倒是類似於鍊錶,呵呵。

3、全域性區(靜態區)(

static)—

,全域性變數和靜態變數的儲存是放在⼀一塊的,初始化的

全域性變數和靜態變數在⼀一塊區域, 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

⼀一塊區域。

- 程式結束後由系統釋放。

4、⽂文字常量區

—常量字串就是放在這⾥裡的。程式結束後由系統釋放

5、程式**區

—存放函式體的⼆二進位制**。

⼆二、例⼦子程式

這是⼀乙個前輩寫的,⾮非常詳細

int a = 0;

全域性初始化區

char *p1;

全域性未初始化區

main()

⼆二、堆和棧的理論知識

2.1申請⽅方式

stack:

由系統⾃自動分配。例如,宣告在函式中⼀乙個區域性變數

int b;

系統⾃自動在棧中為

b開闢空

間heap:

需要程式設計師⾃自⼰己申請,並指明⼤大⼩小,在c中

malloc

函式如p1 = (char *)malloc(10);

在c++

中⽤用new

運算子如

p2 = new char[10];

但是注意p1、

p2本⾝身是在棧中的。

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,否則將報異常提⽰示棧溢

出。堆:⾸首先應該知道作業系統有⼀乙個記錄空閒記憶體位址的鍊錶,當系統收到程式的申請時,會遍歷該鍊錶,尋找第⼀乙個空間⼤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,對於⼤大多數系統,會在這塊記憶體空間中的⾸首位址處記錄本次分配的⼤大⼩小,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大⼩小不⼀一定正好等於申請的⼤大⼩小,系統會⾃自動的將多餘的那部

分重新放⼊入空閒鍊錶中。

2.3申請⼤大⼩小的限制棧:在

windows下,

棧是向低位址擴充套件的資料結構,是⼀一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是棧頂的位址和棧的最⼤大容量是系統預先規定好的,在

windows

下,棧的⼤大⼩小是

2m(也有的說是

1m,總之是⼀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

提⽰示overflow

。因此,能從棧獲得的空間較⼩小。堆:堆是向⾼高位址擴充套件的資料結構,是不連續的記憶體區域。這是由於系統是⽤用鍊錶來儲存的空閒記憶體位址的,⾃自然是不連續的,⽽而鍊錶的遍歷⽅方向是由低位址向⾼高位址。堆的⼤大⼩小受限於計算機系統中有效的虛擬記憶體。由此可⻅見,堆獲得的空間⽐比較靈活,也⽐比較⼤大。

2.4申請效率的⽐比較:棧由系統⾃自動分配,速度較快。但程式設計師是⽆無法控制的。堆是由

new分配的記憶體,⼀一般速度⽐比較慢,⽽而且容易產⽣生記憶體碎⽚片

,不過⽤用起來最⽅方便

.另外,在

windows

下,最好的⽅方式是⽤用

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⼀一塊記憶體,雖然⽤用起來最不⽅方便。但是速度快,也最靈活。

2.5堆和棧中的儲存內容

棧: 在函式調⽤用時,第⼀乙個進棧的是主函式中後的下⼀一條指令(函式調⽤用語句的下⼀一條可執⾏行語句)的位址,然後是函式的各個引數,在⼤大多數的

c編譯器中,引數是由右往左⼊入棧的,然後是函式中的區域性變數。注意靜態變數是不⼊入棧的。當本次函式調⽤用結束後,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位址,也就是主函式中的下⼀一條指令,程式由該點繼續運⾏行。堆:⼀一般是在堆的頭部⽤用⼀乙個位元組存放堆的⼤大⼩小。堆中的具體內容由程式設計師安排。

2.6訪問效率的⽐比較

char s1 = "aaaaaaaaaaaaaaa";

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";aaaaaaaaaaa

是在運⾏行時刻賦值的;⽽而

bbbbbbbbbbb

是在編譯時就確定的;但是,在以後的訪問中,在棧上的陣列⽐比指標所指向的字串

(例如堆)快。

⽐比如:

#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

第⼀一種在讀取時直接就把字串中的元素讀到暫存器

cl中,⽽而第⼆二種則要先把指標值讀到

edx中,再根據

edx讀取字元,顯然慢了。

發 2.7⼩小結:

堆和棧的區別可以⽤用如下的⽐比喻來看出:使⽤用棧就象我們去飯館⾥裡吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使⽤用),吃飽了就⾛走,不必理會切菜、洗菜等準備⼯工作和洗碗、刷鍋等掃尾⼯工作,他的好處是快捷,但是⾃自

由度⼩小。使⽤用堆就象是⾃自⼰己動⼿手做喜歡吃的菜餚,⽐比較⿇麻煩,但是⽐比較符合⾃自⼰己的⼝口味,⽽而且⾃自由

度⼤大。

(經典!)

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