堆與棧的區別(程式記憶體布局場景下)

2021-10-05 07:27:13 字數 1655 閱讀 7778

棧由作業系統自動分配釋放 ,用於存放函式的引數值、區域性變數等,其操作方式類似於資料結構中的棧

堆由開發人員分配和釋放, 若開發人員不釋放,程式結束時由 os **,分配方式類似於鍊錶。

3 堆與棧區別

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。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,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。

棧記憶體與堆記憶體的區別

一 程式的記憶體分配 棧區 stack 有編譯器自動分配釋放,存放函式的引數,區域性變數等.堆區 heap 一般由程式設計師分配和釋放,否則就由 os 堆用於存放全域性變數,靜態變數,常量字串和函式 函式體的二進位制 二 申請後系統的響應 棧 只要棧的剩餘空間大於所申請的空間,系統將為程式提供記憶體...

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一 程式在編譯的時候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。棧記憶體分配運算內置於處理器的指令集中,效率很高,但是分配的記憶體容量有限.2 堆區 heap 亦稱動態記憶體分配.程式在執行的時候用ma...

棧記憶體與堆記憶體的區別

一 程式的記憶體分配 棧區 stack 有編譯器自動分配釋放,存放函式的引數,區域性變數等.堆區 heap 一般由程式設計師分配和釋放,否則就由 os 堆用於存放全域性變數,靜態變數,常量字串和函式 函式體的二進位制 二 申請後系統的響應 棧 只要棧的剩餘空間大於所申請的空間,系統將為程式提供記憶體...