• 堆栈详解(数据与内存中的存储方式) .


    char* r = "hello word!";

    char b[]="hello word!"
    *r = 'w';

    *b='w';

    其实应该是语法错误,可是VC++6.0没有警告或者错误,r指向的是文字常量区,此区域是编译的时候确定的,并且程序结束的时候自动释放的, *r = 'w';企图修改文字常量区引起错误,b的区别在于其空间是在栈上分配的,因此没有错误。

    const char* r = "hello word!";

    *r = 'w';

    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。 - 程序结束后有系统释放
    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
    //main.cpp
    int a = 0; 全局初始化区
    char *p1; 全局未初始化区
    main()
    {
    int b; 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所指向的
    "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
    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;
    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:
    #i nclude <stdio.h>;
    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。
    堆和栈的区别主要分:
    操作系统方面的堆和栈,如上面说的那些,不多说了。
    还有就是数据结构方面的堆和栈,这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是
    (满足堆性质的)优先队列的一种数据结构,第1个元素有最高的优先权;栈实际
    上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。
    虽然堆栈,堆栈的说法是连起来叫,但是他们还是有很大区别的,连着叫只是由于
    历史的原因。

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