堆和栈的差别(转过无数次的文章)

it2025-09-29  60

 一、预备知识—程序的内存分配    一个由C/C++编译的程序占用的内存分为下面几个部分    1、栈区(stack)—   由编译器自己主动分配释放   ,存放函数的參数值,局部变量的值等。其    操作方式相似于数据结构中的栈。    2、堆区(heap)   —   一般由程序猿分配释放,   若程序猿不释放,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,分配方式倒是相似于链表,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。   -   程序结束后由系统释放。    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、样例程序      这是一个前辈写的,很具体      //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:      由系统自己主动分配。   比如,声明在函数中一个局部变量   int   b;   系统自己主动在栈中为b开辟空    间      heap:      须要程序猿自己申请,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   =   new   char[10];      可是注意p1、p2本身是在栈中的。            2.2      申请后系统的响应      栈:仅仅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暇内存地址的链表,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,然后将该结点从空暇结点链表    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语句才干正确的释放本内存空间。    另外,因为找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自己主动的将多余的那部    分又一次放入空暇链表中。         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),假设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。这是因为系统是用链表来存储    的空暇内存地址的,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,堆获得的空间比較灵活,也比較大。               2.4申请效率的比較:      栈由系统自己主动分配,速度较快。但程序猿是无法控制的。      堆是由new分配的内存,一般速度比較慢,并且easy产生内存碎片,只是用起来最方便.      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块内存,尽管用起来最不方便。可是速度快,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,然后是函数的各个參数,在大多数的C编译器中,參数是由右往左入栈    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,然后是參数,最后栈顶指针指向最開始存的地    址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续执行。      堆:通常是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序猿安排。         2.6存取效率的比較         char   s1[]   =   "aaaaaaaaaaaaaaa";      char   *s2   =   "bbbbbbbbbbbbbbbbb";      aaaaaaaaaaa是在执行时刻赋值的;      而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;      可是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(比如堆)快。      比方:      #include      void   main()      {      char   a   =   1;      char   c[]   =   "1234567890";      char   *p   ="1234567890";      a   =   c[1];      a   =   p[1];      return;      }      相应的汇编代码      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,而另外一种则要先把指针值读到    edx中,再依据edx读取字符,显然慢了。            2.7小结:      堆和栈的差别能够用例如以下的比喻来看出:      使用栈就象我们去饭馆里吃饭,仅仅管点菜(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,他的优点是快捷,可是自    由度小。      使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比較麻烦,可是比較符合自己的口味,并且自由    度大。   (经典!)  

转载于:https://www.cnblogs.com/bhlsheji/p/4011516.html

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