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堆(heap)和栈(stack)

堆(heap)和栈(stack)

作者: 一个半吊子工程师 | 来源:发表于2020-10-23 18:04 被阅读0次

从字面来讲

堆:就想象成:堆在一起的东西,需要我们自己去整理。
栈:就想象成:客栈,上下班准时,有规律,不用住宿的游客管理,由客栈内部人管理
引用

堆(heap)和栈(stack)区别

  • 申请方式和回收方式

    • 栈区(stack) :由编译器自动分配并释放
    • 堆区(heap):由程序员分配和释放
  • 申请后系统的响应

    • 栈区(stack):存储每一个函数在执行的时候都会向操作系统索要资源,栈区就是函数运行时的内存,栈区中的变量由编译器负责分配和释放,内存随着函数的运行分配,随着函数的结束而释放,由系统自动完成。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。

    • 堆区(heap):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,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语句才能正确的释放本内存空间。另外,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。

  • 申请大小的限制

    • 栈区(stack):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,如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示栈溢出。因此,能从栈获得的空间较小。

    • 堆区(heap):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。

  • 申请效率的比较

    • 栈区(stack):由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

    • 堆区(heap):是由alloc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.

  • 分配方式的比较

    • 栈区(stack):有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloc函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。
    • 堆区(heap):堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。
  • 分配效率的比较

    • 栈区(stack):栈是操作系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较高。
    • 堆区(heap):堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到足够大小的内存,然后进行返回。显然,堆的效率比栈要低得多。

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