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[轉(zhuǎn)]堆內(nèi)存和棧內(nèi)存

堆:順序隨意
棧:先進(jìn)后出
堆和棧的區(qū)別
一、預(yù)備知識(shí)—程序的內(nèi)存分配
一個(gè)由c/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分
1、棧區(qū)(stack)— 由編譯器自動(dòng)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(lèi)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(shí)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(lèi)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(chǔ)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(gè)前輩寫(xiě)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(lái)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(huì)將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個(gè)地方。
}
二、堆和棧的理論知識(shí)
2.1申請(qǐng)方式
stack:由系統(tǒng)自動(dòng)分配。 例如,聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量 int b; 系統(tǒng)自動(dòng)在棧中為b開(kāi)辟空間
heap:需要程序員自己申請(qǐng),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(qǐng)后系統(tǒng)的響應(yīng)
棧:只要棧的剩余空間大于所申請(qǐng)空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存,否則將報(bào)異常提示棧溢出。
堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí),會(huì)遍歷該鏈表,尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)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(duì)于大多數(shù)系統(tǒng),會(huì)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(yǔ)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(qǐng)的大小,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。
2.3申請(qǐng)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)牡刂泛蜅5淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的,在 WINDOWS下,棧的大小是2M(也有的說(shuō)是1M,總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)),如果申請(qǐng)的空間超過(guò)棧的剩余空間時(shí),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(lái)存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見(jiàn),堆獲得的空間比較靈活,也比較大。
2.4申請(qǐng)效率的比較:
棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配,速度較快。但程序員是無(wú)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(guò)用起來(lái)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(lái)最不方便。但是速度快,也最靈活
2.5堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容
棧: 在函數(shù)調(diào)用時(shí),第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令(函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句的下一條可執(zhí)行語(yǔ)句)的地址,然后是函數(shù)的各個(gè)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(kāi)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(gè)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(shí)刻賦值的;而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)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(duì)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(shí)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。
2.7小結(jié):
堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來(lái)看出:使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯,只管點(diǎn)菜(發(fā)出申請(qǐng))、付錢(qián)、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會(huì)切菜、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。 使用堆就象是自己動(dòng)手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。
堆和棧的區(qū)別主要分:
操作系統(tǒng)方面的堆和棧,如上面說(shuō)的那些,不多說(shuō)了。還有就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這里的堆實(shí)際上指的就是(滿足堆性質(zhì)的)優(yōu)先隊(duì)列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),第1個(gè)元素有最高的優(yōu)先權(quán);棧實(shí)際上就是滿足先進(jìn)后出的性質(zhì)的數(shù)學(xué)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。雖然堆棧,堆棧的說(shuō)法是連起來(lái)叫,但是他們還是有很大區(qū)別的,連著叫只是由于歷史的原因。

posted on 2008-01-12 17:17 李亞 閱讀(177) 評(píng)論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類(lèi): C/C++

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