• 堆(heap)和栈(stack)的区别


    一、预备知识—程序的内存分配
    一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
    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。
    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,呵呵。
    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。
    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。
    5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。


    二、例子程序
    这是一个前辈写的,非常详细
    //main.cpp
    int a=0; //全局初始化区
    char *p1; //全局未初始化区
    main()
    {
    intb;栈
    char s[]="abc"; //栈
    char *p2; //栈
    char *p3="123456"; //123456\0在常量区,p3在栈上。
    static int c=0; //全局(静态)初始化区
    p1 = (char*)malloc(10);
    p2 = (char*)malloc(20); //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
    strcpy(p1,"123456"); //123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所向"123456"优化成一个地方。
    }


    二、堆和栈的理论知识
    2.1申请方式
    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
    heap:
    需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数
    如p1=(char*)malloc(10);
    在C++中用new运算符
    如p2=(char*)malloc(10);
    但是注意p1、p2本身是在栈中的。


    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下,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:是由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Virtual Alloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一块内存,虽然用

    起来最不方便。但是速度快,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。堆中的具体内容由程序员安排。

    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;
    而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
    voidmain()
    {
    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];
    004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh]
    0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl
    11:a=p[1];
    0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h]
    004010708A4201moval,byteptr[edx+1]
    004010738845FCmovbyteptr[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针值读到edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。


    2.7小结:
    堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:
    使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等

    扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。
    使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。

    转自:http://www.cppblog.com/littlesupersun/archive/2007/08/31/31291.aspx

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/freewater/p/2690478.html
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