C 堆和棧的區別和聯絡

2021-08-21 19:19:05 字數 1617 閱讀 3463

c++中,記憶體分為5個區:堆、棧、自由儲存區、全域性/靜態儲存區和常量儲存區。

棧:是由編譯器在需要時自動分配,不需要時自動清除的變數儲存區。通常存放區域性變數、函式引數等。

堆:是由new分配的記憶體塊,由程式設計師釋放(編譯器不管),一般乙個new與乙個delete對應,乙個new與乙個delete對應。如果程式設計師沒有釋放掉, 資源將由作業系統在程式結束後自動**。

自由儲存區:是由malloc等分配的記憶體塊,和堆十分相似,用free來釋放。

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c語言中,全域性變數又分為初始化的和未初始化的,c++中沒有這一區分)。

常量儲存區:這是一塊特殊儲存區,裡邊存放常量,不允許修改。

(注意:堆和自由儲存區其實不過是同一塊區域,new底層實現**中呼叫了malloc,new可以看成是malloc智慧型化的高階版本)

一. 堆與棧的討論:

管理方式:堆中資源由程式設計師控制(容易產生memory leak), 棧資源由編譯器自動管理,無需手工控制。

系統響應:對於堆,應知道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,遍歷該鍊錶,尋找第乙個空間大於申請空間的堆結點,刪 除空閒結點鍊錶中的該結點,並將該結點空間分配給程式(大多數系統會在這塊記憶體空間首位址記錄本次分配的大小,這樣delete才能正確釋放本記憶體 空間,另外系統會將多餘的部分重新放入空閒鍊錶中)。對於棧,只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統為程式提供記憶體,否則報異常提示棧出。

空間大小: 堆是不連續的記憶體區域(因為系統是用鍊錶來儲存空閒記憶體位址,自然不是連續的),堆大小受限於計算機系統中有效的虛擬記憶體(32bit 系統理論上是4g),所以堆的空間比較靈活,比較大。棧是一塊連續的記憶體區域,大小是作業系統預定好的,windows下棧大小是2m(也有是1m,在 編譯時確定,vc中可設定)。

碎片問題:對於堆,頻繁的new/delete會造成大量碎片,使程式效率降低。 對於棧,它是乙個先進後出的佇列,進出一一對應,不會產生碎片。

生長方向:堆向上,向高位址方向增長。棧向下,向低位址方向增長。

分配方式: 堆都是動態分配(沒有靜態分配的堆)。棧有靜態分配和動態分配,靜態分配由編譯器完成(如區域性變數分配),動態分配由alloca函式 分 配,但棧的動態分配的資源由編譯器進行釋放,無需程式設計師實現。

分配效率:堆由c/c++函式庫提供,機制很複雜。所以堆的效率比棧低很多。棧是極其系統提供的資料結構,計算機在底層對棧提供支援,分配專門 寄存 器存放棧位址,棧操作有專門指令。

二. 程式示例

通過下面的程式可以更好的對上面的概念進行理解。

[cpp] view plain copy

[cpp] view plain copy

int b;

int a = 0; //全域性初始化區

char *p1; //全域性未初始化區

main()

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!)

堆和棧的區別和聯絡

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堆和棧的聯絡與區別

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...

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