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            堆和棧

            解釋堆和棧的區(qū)別

            一、預(yù)備知識—程序的內(nèi)存分配

            一個由c/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個部分
            1、棧區(qū)(stack)—   由編譯器自動分配釋放 ,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。
            2、堆區(qū)(heap) —   一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結(jié)束時可能由OS回收 。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事,分配方式倒是類似于鏈表,呵呵。
            3、全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static)—,全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。 - 程序結(jié)束后有系統(tǒng)釋放
            4、文字常量區(qū)  —常量字符串就是放在這里的。 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放
            5、程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。

            二、例子程序
            這是一個前輩寫的,非常詳細(xì)
            //main.cpp
            int a = 0; 全局初始化區(qū)
            char *p1; 全局未初始化區(qū)
            main()
            {
            int b; 棧
            char s[] = "abc"; 棧
            char *p2; 棧
            char *p3 = "123456"; 123456\0在常量區(qū),p3在棧上。
            static int c =0; 全局(靜態(tài))初始化區(qū)
            p1 = (char *)malloc(10);
            p2 = (char *)malloc(20);
            分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。
            strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量區(qū),編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個地方。
            }

            二、堆和棧的理論知識

            2.1申請方式
            stack:
            由系統(tǒng)自動分配。 例如,聲明在函數(shù)中一個局部變量 int b; 系統(tǒng)自動在棧中為b開辟空間

            heap:
            需要程序員自己申請,并指明大小,在c中malloc函數(shù)
            如p1 = (char *)malloc(10);
            在C++中用new運(yùn)算符
            如p2 = (char *)malloc(10);
            但是注意p1、p2本身是在棧中的。


            2.2
            申請后系統(tǒng)的響應(yīng)
            棧:只要棧的剩余空間大于所申請空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存,否則將報異常提示棧溢出。
            堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請時, 會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大于所申請空間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序,另外,對于大多數(shù)系統(tǒng),會在這塊內(nèi)存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,

            這樣,代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外,由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請的大小,系統(tǒng)會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

            2.3申請大小的限制
            棧:在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂?/p>

            和棧的最大容量是系統(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的,在WINDOWS下,棧的大小是2M(也有的說是1M,總之是一個編譯時就確定的常數(shù)),如果申請的空間超過棧的剩余空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。
            堆:堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲的空閑內(nèi)存地址的,自然是不連續(xù)的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。


            2.4申請效率的比較:
            棧由系統(tǒng)自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。
            堆是由new分配的內(nèi)存,一般速度比較慢,而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過用起來最方便.
            另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存,他不是在堆,也不是在棧是直接在進(jìn)程的地址空間中保留一快內(nèi)存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。

            2.5堆和棧中的存儲內(nèi)容
            棧: 在函數(shù)調(diào)用時,第一個進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令(函數(shù)調(diào)用語句的下一條可執(zhí)行語句)的地址,然后是函數(shù)的各個參數(shù),在大多數(shù)的C編譯器中,參數(shù)是由右往左入棧的,然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。
            當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后,局部變量先出棧,然后是參數(shù),最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數(shù)中的下一條指令,程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。
            堆:一般是在堆的頭部用一個字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排。

            2.6存取效率的比較

            char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
            char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
            aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時刻賦值的;
            而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的;
            但是,在以后的存取中,在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?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;
            }
            對應(yīng)的匯編代碼
            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
            第一種在讀取時直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指針值讀到edx中,在根據(jù)edx讀取字符,顯然慢了。

            堆和棧的區(qū)別及內(nèi)存泄露- -
                                                  

                堆和棧是兩個不同的概念。在學(xué)微機(jī)原理時沒有感覺到,因?yàn)闀现惶岬搅硕褩#粩?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上也提到過棧。但是,始終不明白什么是堆,什么是棧。后來無意翻看了C++,才知道(只是知道,不是明白,更稱不上懂)它們的區(qū)別。

                簡單的來講堆(heap)上分配的內(nèi)存,系統(tǒng)不釋放,而且是動態(tài)分配的。棧(stack)上分配的內(nèi)存系統(tǒng)會自動釋放,它是靜態(tài)分配的。

                由malloc或new分配的內(nèi)存都是從heap上分配的內(nèi)存,從heap上分配的內(nèi)存必須有程序員自己釋放,用free來釋放,否則這塊內(nèi)存會一直被占用而得不到釋放,就出現(xiàn)了“內(nèi)存泄露(Memory Leak)”。這樣會造成系統(tǒng)的可分配內(nèi)存的越來越少,導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

                C/C++是“跨國語言”,在任何平臺上都可以使用。所以,Memory Leak在每個系統(tǒng)上都會出現(xiàn)。避免方法就是在寫完malloc后,緊跟著就在下一行寫free。然后在兩行代碼中間加其他的代碼。哈哈,梁肇新的成對編碼,這樣會很好的解決。

             

            本文來自CSDN博客,轉(zhuǎn)載請標(biāo)明出處:http://blog.csdn.net/hanlin1985/archive/2008/10/10/3048673.aspx

            posted on 2011-06-07 16:38 Hsssssss 閱讀(154) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: C++知識


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