堆 棧的比較

2022-06-03 05:51:08 字數 1852 閱讀 8605

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堆與棧的比較:

1.申請方式

(1)棧(satck):由系統自動分配。

(2)堆(heap):需程式設計師自己申請(c:呼叫malloc,realloc,calloc申請 free 來釋放),並指明大小,並由程式設計師進行釋放。容易產生記憶體洩漏.

2.申請大小的限制

(1)棧:在windows下棧是向底位址擴充套件的資料結構,是一塊連續的記憶體區域(它的生長方向與記憶體的生長方向相反)。棧的大小是固定的。如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將提示overflow。

(2)堆:堆是高位址擴充套件的資料結構(它的生長方向與記憶體的生長方向相同),是不連續的記憶體區域。這是由於系統使用鍊錶來儲存空閒記憶體位址的,自然是不連續的,而鍊錶的遍歷方向是由底位址向高位址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬記憶體。

3.系統響應:

(1)棧:只要棧的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。

(2)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,但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free語句才能正確的釋放本記憶體空間。另外,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。

說明:對於堆來講,對於堆來講,頻繁的new/delete勢必會造成記憶體空間的不連續,從而造成大量的碎片,使程式效率降低。對於棧來講,則不會存在這個問題。

4.申請效率

(1)棧由系統自動在執行函式時分配的記憶體;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)堆是由malloc分配的記憶體,一般速度比較慢,而且容易產生碎片,不過用起來最方便,是在程式執行過程當中分配的記憶體。

5.堆和棧中的儲存內容

(1)棧:在函式呼叫時,第乙個進棧的主函式中後的下一條語句的位址,然後是函式的各個引數,引數是從右往左入棧的,然後是函式中的區域性變數。注: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。

(2)堆:一般是在堆的頭部用乙個位元組存放堆的大小。

6.分配方式:

(1)堆都是動態分配的,沒有靜態分配的堆。

(2)棧有兩種分配方式:靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的,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。它的動態分配是由編譯器進行釋放,無需手工實現。

補充:棧是機器系統提供的資料結構,計算機會在底層對棧提供支援: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c/c++函式庫提供的,它的機制是很複雜的,例如為了分配一塊記憶體,庫函式會按照一定的演算法(具體的演算法可以參考資料結構/作業系統)在堆記憶體中搜尋可用的足夠大小的空間,如果沒有足夠大小的空間(可能是由於記憶體碎片太多),就有可能呼叫系統功能去增加程式資料段的記憶體空間,這樣就有機會分到足夠大小的記憶體,然後進行返回。顯然,堆的效率比棧要低得多。

記憶體分為5個區:

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。

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**。

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