堆和棧的區(qū)別
棧(stack)堆(heap)
棧是存放函數(shù)返回地址、參數(shù)、局部變量的。
堆是程序可以自由操作的內(nèi)存,使用時先申請,用完之后釋放,如何使用完全由程序代碼控制。
棧在匯編代碼中表示成PUSH POP,用的是ESS段,SP寄存器
而堆不是,是在內(nèi)存中讀寫,EDS段,
C++包括兩種被應(yīng)用程序管理的內(nèi)存區(qū)域:一種稱為棧(stack),另一種稱為堆(heap)。
stack是函數(shù)被調(diào)用時自動分配的一塊內(nèi)存區(qū)域,它主要用于保留函數(shù)內(nèi)使用的變量及函數(shù)調(diào)用位置處下一條代碼的地址。
stack是后進(jìn)先出,一個可變的指針指向stack的頂部。
本質(zhì)上,當(dāng)一個函數(shù)被程序調(diào)用時,當(dāng)前的執(zhí)行地址被放入stack,如果有參數(shù)傳遞到函數(shù)內(nèi),這些參數(shù)也被壓入stack,如果函
數(shù)內(nèi)有變量,它們也被壓入stack,如果函數(shù)執(zhí)行時調(diào)用另一個函數(shù),重復(fù)上面的過程。
當(dāng)從函數(shù)返回時,stack指針指向存放先前執(zhí)行地址的位置,也就是說,stack空間內(nèi)分配的元素已被刪除。這就是為什么函數(shù)
內(nèi)的變量此時無效,因為它們已經(jīng)被推出了stack,另外要注意的是,聲明一個靜態(tài)變量,它沒有進(jìn)入stack中。
另一種由應(yīng)用程序管理的內(nèi)存區(qū)域是堆(heap),heap是儲存應(yīng)用程序的內(nèi)存分配需求,并且分離于程序代碼和stack,heap中分配
的對象的總的空間受限于計算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。
C程序通常使用malloc和free分配和回收heap內(nèi)存,在C++中,使用new和delete.
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堆(heap section)
堆節(jié),咱學(xué)過C語言就知道,堆是存放動態(tài)分配的變量,比如malloc函數(shù)分配的內(nèi)存,就是在堆上分配的,需要手動釋放
,否則就會內(nèi)存泄露。堆的增長方向,是從內(nèi)存的低址向高址增長,這個很重要
棧(stack section)
棧節(jié),保存函數(shù)的型參和函數(shù)的局部變量。棧的增長方向,是從內(nèi)存高址向內(nèi)存低址增長,與堆的增長方向相反
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函數(shù)里的變量一般是stack,用new和malloc分配的是heap
stack是有大小限制的,heap的大小與系統(tǒng)虛擬內(nèi)存差不多
stack運(yùn)算比heap快
stack由編譯器來管理,heap由程序員new, malloc, delete, free
簡單地說,堆就是由你自己管理的,而棧是由系統(tǒng)管理的效率方面
1、內(nèi)存分配方面:
堆: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
式是類似于鏈表??赡苡玫降年P(guān)鍵字如下:new、malloc、delete、free等等。
棧:由編譯器(Compiler)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、申請方式方面:
堆: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,但是注意
p1、p2本身是在棧中的。因為他們還是可以認(rèn)為是局部變量。
棧: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。
3、系統(tǒng)響應(yīng)方面:
堆: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。
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。
4、大小限制方面:
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。
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?br>
是系統(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的,在WINDOWS下,棧的大小是固定的(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。
5、效率方面:
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。
棧:由系統(tǒng)自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。
6、存放內(nèi)容方面:
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。
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,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。
7、存取效率方面:
堆:char *s1 = "Hellow Word";是在編譯時就確定的;
棧:char s1[] = "Hellow Word"; 是在運(yùn)行時賦值的;用數(shù)組比用指針?biāo)俣纫煲恍?,因為指針在底層匯編中需要用edx
寄存器中轉(zhuǎn)一下,而數(shù)組在棧上直接讀取
堆和棧的區(qū)別(轉(zhuǎn)過無數(shù)次的文章) 收藏
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)束后由系統(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