堆和棧的區別

2021-09-27 02:56:54 字數 1992 閱讀 1755

棧:

存放函式的引數值、區域性變數等,由編譯器自動分配和釋放,通常在函式執行完後就釋放了,其操作方式類似於資料結構中的棧。棧記憶體分配運算內置於cpu的指令集,效率很高,但是分配的記憶體量有限,比如ios中棧區的大小是2m。

堆:

就是通過new、malloc、realloc分配的記憶體塊,編譯器不會負責它們的釋放工作,需要用程式區釋放。分配方式類似於資料結構中的鍊錶。在ios開發中所說的「記憶體洩漏」說的就是堆區的記憶體。(python中的物件引用計數,自動釋放物件)

堆和棧的區別:

堆與棧實際上是作業系統對程序占用的記憶體空間的兩種管理方式,主要有如下幾種區別:

(1)管理方式不同。棧由作業系統自動分配釋放,無需我們手動控制;堆的申請和釋放工作由程式設計師控制,容易產生記憶體洩漏;

(2)空間大小不同。每個程序擁有的棧的大小要遠遠小於堆的大小。理論上,程式設計師可申請的堆大小為虛擬記憶體的大小,程序棧的大小 64bits 的 windows 預設 1mb,64bits 的 linux 預設 10mb;

(3)生長方向不同。堆的生長方向向上,記憶體位址由低到高;棧的生長方向向下,記憶體位址由高到低。

(4)分配方式不同。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。靜態分配是由作業系統完成的,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,他的動態分配是由作業系統進行釋放,無需我們手工實現。

(5)分配效率不同。棧由作業系統自動分配,會在硬體層級對棧提供支援:分配專門的暫存器存放棧的位址,壓棧出棧都有專門的指令執行,這就決定了棧的效率比較高。堆則是由c/c++提供的庫函式或運算子來完成申請與管理,實現機制較為複雜,頻繁的記憶體申請容易產生記憶體碎片。顯然,堆的效率比棧要低得多。

(6)存放內容不同。棧存放的內容,函式返回位址、相關引數、區域性變數和暫存器內容等。當主函式呼叫另外乙個函式的時候,要對當前函式執行斷點進行儲存,需要使用棧來實現,首先入棧的是主函式下一條語句的位址,即擴充套件指標暫存器的內容(eip),然後是當前棧幀的底部位址,即擴充套件基址指標暫存器內容(ebp),再然後是被調函式的實參等,一般情況下是按照從右向左的順序入棧,之後是被調函式的區域性變數,注意靜態變數是存放在資料段或者bss段,是不入棧的。出棧的順序正好相反,最終棧頂指向主函式下一條語句的位址,主程式又從該位址開始執行。堆,一般情況堆頂使用乙個位元組的空間來存放堆的大小,而堆中具體存放內容是由程式設計師來填充的。

從以上可以看到,堆和棧相比,由於大量malloc()/free()或new/delete的使用,容易造成大量的記憶體碎片,並且可能引發使用者態和核心態的切換,效率較低。棧相比於堆,在程式中應用較為廣泛,最常見的是函式的呼叫過程由棧來實現,函式返回位址、ebp、實參和區域性變數都採用棧的方式存放。雖然棧有眾多的好處,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,主要還是用堆。

無論是堆還是棧,在記憶體使用時都要防止非法越界,越界導致的非法記憶體訪問可能會摧毀程式的堆、棧資料,輕則導致程式執行處於不確定狀態,獲取不到預期結果,重則導致程式異常崩潰,這些都是我們程式設計時與記憶體打交道時應該注意的問題。

堆空間的記憶體是動態分配的,一般存放物件,並且需要手動釋放記憶體。當然,ios引入了arc(自動引用計數管理技術)之後,程式設計師就不需要用**管理物件的記憶體了,之前mrc(手動管理記憶體)的時候,程式設計師需要手動release物件。另外,arc只是一種中間層的技術,雖然在arc模式下,程式設計師不需要像之前那麼麻煩管理記憶體,但是需要遵循arc技術的規範操作,比如使用屬性限定符weak、strong、assigen等。因此,如果程式設計師沒有按arc的規則並合理的使用這些屬性限定符的話,同樣是會造成記憶體洩漏的。

棧空間的記憶體是由系統自動分配,一般存放區域性變數,比如物件的位址等值,不需要程式設計師對這塊記憶體進行管理,比如,函式中的區域性變數的作用範圍(生命週期)就是在調完這個函式之後就結束了。這些在系統層面都已經限定住了,程式設計師只需要在這種約束下進行程式程式設計就好,根本就沒有把這塊記憶體的管理權給到程式設計師,肯定也就不存在讓程式設計師管理一說。

從申請的大小方面講:

棧空間比較小;

堆空間比較大。

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...

堆和棧區別

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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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...