關於heap 堆)和stack 棧)的問題

2021-08-31 04:28:12 字數 4906 閱讀 8540

關於heap(堆)和stack(棧)的問題:

heap(堆):是由程式設計師自己分配和**,若其在程式結束時,未**時則由作業系統來完成**工作。

stack(棧):是由作業系統來分配和**的。

它們之間有缺點的比較:

heap 一般比較靈活,且記憶體不要求連續,但是容易造成記憶體洩露;

stack 一般比較固定,且記憶體一般分配是連續的,不容易引起記憶體洩露。

它們都不同於資料結構中的堆疊結構,請區分理解。

關於volatile

volatile一般較多的應用在嵌入式系統中,因為rtos不要求編譯器對其進行優化。

如果不將其宣告的話,會將變數進行自動優化,即:它不是每一次都從記憶體空間的實際位址上讀取資訊,而是 在多次讀取後,將它copy乙份,當將它賦值給乙個另外的變數值時,直接將這個複本給它,從而不能保證它的值是否正確。

補充解釋:

作業系統裡的堆和棧是指對記憶體進行操作和管理的一些方式.資料結構裡面的實際上指的就是(滿足堆性質的)優先queue的一種資料結構,第1個元素有最高的優先權;實際上就是滿足先進後出的性質的數學或資料結構. 堆疊的說法是連起來叫,但是他們還是有很大不同的,連著叫只是由於歷史的原因.

簡單地講堆疊就是乙個序列,這個序列按照後進先出(pop/push)的規則組織.

"棧"就是整齊的貨物乙個挨乙個地碼在一起.整齊的貨物就是同樣的資料型別.最後碼上去的肯定在最上邊,最上邊的也肯定是最先搬下來."堆"應該是"堆疊"的一種推廣.按照某種優先原則組織的一組資料."堆"就是一些貨物看似雜亂無章地堆在一起,但是可以按某種原則每次取乙個出來."二叉堆"像不像乙個堆成金字塔的貨堆?

"堆疊"是"堆"的優先原則的一種特例.

百科全書對資料結構中的「堆」的解釋:在電腦科學

中,是一種經過排序的樹

形資料結構

,每個結點

都有乙個值。通常我們所說的堆的資料結構,是指二叉堆

。堆的特點是根結點

的值最小(或最大),且根結點的兩個子樹也是乙個堆。由於堆的這個特性,常用來實現優先佇列

,並用於一些圖論

演算法中。堆也用於排序演算法,如堆排序

一般我們平時所說的堆疊就是"棧",千萬別跟"堆"混淆了,在英語中很容易將他們區分開來,乙個是stack,另乙個是heap。堆為heap,堆疊為stack.用new分配(c++中的)的動態記憶體在heap中,區域性變數在stack中。   

棧這種機制是受到處理器支援的,有指令對它進行操作的,例如你熟悉的push和pop。  

但是堆(heap)是一種比較高階的資料結構,之所以說高階,是因為它需要作業系統支援!也就是說,不同的作業系統有不同的堆管理演算法。處理器根本不知道什麼是堆,所以你看到沒有指令是對堆直接操作的。彙編中沒有堆的概念, 要動態記憶體分配的話, 其實要通過作業系統的支援.

heap 是作業系統建立起來的動態記憶體管理的邏輯結構,不同的作業系統有不同的實現。與具體的語言沒有關係,new只是c++為了可移植性而新增的關鍵字,不同平台下的c\c++執行庫new有不同的實現。  

彙編中的棧段相對於其他的段有特別的要求(比如在特權級的要求上).    

c語言中的棧則比較廣義,只要是先進後出的都可以叫棧,而不一定要由ss:esp  

或ss:ebp定址.

記憶體的物理結構都是一樣的  

無論是堆(heap)還是棧(stack)都是邏輯結構)(這裡堆的管理是由所在的作業系統決定的,與是那種語言無關。)       

這就好比乙個雞蛋,從不同的角度看,它是不一樣的,在不同的層面上看它也是不一樣的。  

初學者總是不知道堆與棧的區別,剛剛看到的,希望對初學者有?鎦?

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)(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。 - 程式結束後有系統釋放

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**。

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 = (char *)malloc(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位。 堆:首先應該知道作業系統有乙個記錄空閒記憶體位址的鍊錶,當系統收到程式的申請時, 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。這句話的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。 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地 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快記憶體,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。堆中的具體內容有程式設計師安排。

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,在根據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。 堆和棧的區別主要分: 作業系統方面的堆和棧,如上面說的那些,不多說了。 還有就是資料結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這裡的堆實際上指的就是(滿足堆性質的)優先佇列的一種資料結構,第1個元素有最高的優先權;棧實際 上就是滿足先進後出的性質的數學或資料結構。 雖然堆疊,堆疊的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連著叫只是由於歷史的原因。

堆 heap 和棧 stack 轉

stack和heap的區別 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...

堆(Heap)和棧(Stack)的區別

五大記憶體分割槽 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。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楚的變數的儲存區。裡面的變數通常是區域性變數 函式引數等。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...

堆(heap)和棧(stack)的區別

簡單的可以理解為 heap 是由malloc之類函式分配的空間所在地。位址是由低向高增長的。stack 是自動分配變數,以及函式呼叫的時候所使用的一些空間。位址是由高向低減少的。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...