• 堆栈


    堆栈分为两种,一种是数据结构中的堆栈,另一种是内存中的堆栈。

    一、数据结构中的堆栈

    1、栈

    一种后进先出(Last-In/First-Out)的数据结构。递归调用中常用此数据结构进行分析。

    2、堆

    堆是一种经过排序的树形数据结构,每个结点都有一个值。通常我们所说的堆的数据结构,是指二叉堆。堆的特点是根结点的值最小(或最大),且根结点的两个子树也是一个堆。由于堆的这个特性,常用来实现优先队列,堆的存取是随意,这就如同我们在图书馆的书架上取书,虽然书的摆放是有顺序的,但是我们想取任意一本时不必像栈一样,先取出前面所有的书,书架这种机制不同于箱子,我们可以直接取出我们想要的书。

    二、内存的堆和栈

    1、首先了解下C/C++程序内存占用情况,经常需要操作的内存可分为以下几个类别:     

        1.1、栈区(stack)
        由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

        1.2、堆区(heap)
        一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。

        1.3、全局区(静态区)(static)
        全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。

        1.4、文字常量区
        常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。

        1.5、程序代码区
        存放函数体的二进制代码。

    2、区别

    2.1 申请方式 
        栈(stack)由系统自动分配。例如,声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间。 
        堆(heap)需要程序员自己申请,并指明大小,在c使用malloc函数,如p1 = (char *)malloc(10); 在C++中用new运算符,如char *p2 = new (char*)(10);
        但是需要注意,指针变量本身是在栈中的,只是为其分配的内存空间在堆中。

    2.2 申请后系统的响应 
        栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。 
        堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲 结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

    2.3 申请大小的限制 
        栈:在Windows栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。 
        堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。

    2.4 申请效率的比较: 
        栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。
        堆由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片不过用起来最方便
        另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存,虽然用起来最不方便,但是速度,也最灵活。

    2.5 堆和栈中的存储内容 
        栈:在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。 
        堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

    2.6 存取效率的比较
    char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; 
    char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 
    aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的; 
    bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的; 
    但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。 
    比如: 

    #include 
    void main() 
    { 
        char a = 1; 
        char c[] = "1234567890"; 
        char *p ="1234567890"; 
        a = c[1]; 
        a = p[1]; 
        return; 
    } 

    对应的汇编代码

    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 

    第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。

    参考:http://www.cnblogs.com/windfree/archive/2011/07/12/2104248.html
          http://baike.baidu.com/view/93201.htm

  • 相关阅读:
    动画效果开关
    学习网站
    html5标签 H5标签
    Bootstrap
    【CSP-S 2019模拟】题解
    【CSP-S 2019模拟】题解
    【LOJ #3095】【SNOI2019】—字符串(模拟)
    【LOJ #3095】【SNOI2019】—字符串(模拟)
    【LOJ #3084】【GXOI / GZOI2019】—宝牌一大堆(DP)
    【LOJ #3084】【GXOI / GZOI2019】—宝牌一大堆(DP)
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/adforce/p/2842107.html
Copyright © 2020-2023  润新知