堆和棧的區別

2021-07-23 15:52:51 字數 2828 閱讀 7507

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 

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.其操作方式類似於資料結構中的棧.  

2、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**.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.  

3、全域性區(靜態區)--- 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. 

4、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. 

5、程式**區   ---存放函式體的二進位制**.  

二、例子程式

int   a   =   0;   全域性初始化區   

char   *p1;   全域性未初始化區   

main()   

三、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位.

堆:首先應知道作業系統有乙個記錄空閒記憶體位址的鍊錶,當系統收到程式申請時, 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   

棧:在windows下,棧是向低位址擴充套件的資料結構,是一塊連續的記憶體的區域.意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下棧大小是2m(也說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.    

堆: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.這是由於系統是用鍊錶來儲存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,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位址,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,好處是快捷,但自由度小.使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但符合自己的口味,且自由度大.

堆和棧區別

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 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。其 操作方式類似於資料結構中的棧。2 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...

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管理方式 棧由編譯器自動管理 堆由程式設計師控制,使用方便,但易產生記憶體洩露。生長方向 棧向低位址擴充套件 即 向下生長 是連續的記憶體區域 堆向高位址擴充套件 即 向上生長 是不連續的記憶體區域。這是由於系統用鍊錶來儲存空閒記憶體位址,自然不連續,而鍊錶從低位址向高位址遍歷。空間大小 棧頂位址和...

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