• c/c++之堆和栈的比较


    参考自 http://blog.csdn.net/newman0708/article/details/4401983

    1. 申请方式
    栈:由系统自动分配。 例如,在函数中声明一个局部变量 int b; 系统会自动在栈中为b开辟空间。
    堆:需要程序员自己申请,并指明大小,在C中malloc函数,C++中是new运算符。
    如p1 = (char *)malloc(10); p1 = new char[10];
    如p2 = (char *)malloc(20); p2 = new char[20];
    注意:p1、p2指向的空间是堆,但是它们本身是在栈中的。
    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: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。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。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。
    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。
    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,它不是在堆,也不是栈,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。
    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。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。
    6. 存取效率的比较
      char s1[] = "a";
      char *s2 = "b";
      s1是在运行时赋值的;而s2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:

    int main()
    {
      char a = 1;
      char c[] = "1234567890";
      char *p ="1234567890";
      a = c[1];
      a = p[1];
      return 0;
    }

    对应的汇编代码
    a = c[1];
    00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
    0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl

    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,再根据edx读取字符,显然慢了。

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