美文网首页
堆和栈的理解

堆和栈的理解

作者: 暗夜精灵_NightElf | 来源:发表于2018-01-30 14:55 被阅读0次

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以下几个部分 

1、栈区(stack)― 由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 

2、堆区(heap) ― 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,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,分配方式倒是类似于链表,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。 - 程序结束后有系统释放 

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、例子程序 

这是一个前辈写的,非常详细 

//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: 

由系统自动分配。 例如,声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间 

heap: 

需要程序员自己申请,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 = (char *)malloc(10); 

但是注意p1、p2本身是在栈中的。 

2.2 

申请后系统的响应 

栈: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:首先应该知道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。 

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),如果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。 

2.4申请效率的比较: 

栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。 

堆是由new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. 

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快内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,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,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参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,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。 

堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。 

2.6存取效率的比较 

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; 

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 

aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的; 

而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的; 

但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(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; 

对应的汇编代码 

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,而第二种则要先把指针值读到edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。 

2.7小结: 

堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出: 

使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(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,他的好处是快捷,但是自由度小。 

使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。

相关文章

  • 堆和栈的理解

    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以下几个部分 1、栈区(stack)― 由编...

  • js/jquery 学习笔记

    理解JavaScript中的堆和栈 这里先说两个概念:1、堆(heap)2、栈(stack)堆是堆内存的简称。栈是...

  • 《关于栈和堆理解》

    本文仅供自我学习,禁止转载。 Objective-C的对象在内存中是以堆的方式分配内存的,并且堆内存是由你释放的。...

  • iOS堆和栈的理解

    操作系统iOS 中应用程序使用的计算机内存不是统一分配空间,运行代码使用的空间在三个不同的内存区域,分成三个段:“...

  • 对堆和栈的理解

    对堆和栈的理解 管理方式:对于栈来讲,是由编译器自动管理,而堆是由我们手动控制,容易产生内存泄漏 申请大小:栈:是...

  • 缓冲区溢出提纲

    缓冲区溢出简单的来讲分为两种 栈溢出 堆溢出 那么什么是栈什么是堆呢 在这里简单谈一下对于堆和栈的理解 : 栈: ...

  • Java的堆和栈的理解

    heap和stack是java内存中数据存储的表现方式。 heap和stack的共享分为两种方式:1、数据共享 2...

  • 理解JavaScript中的堆和栈

    堆是堆内存的简称。 栈是栈内存的简称。 栈(Stack),具有后进先出的特点(LIFO,last in first...

  • JVM调优

    一、理解堆和栈的区别1:堆是存储数据的,栈中是存储程序的执行逻辑2:堆中存放基本数据类型以及对象的引用,栈中存储对...

  • 10.11java中的堆和栈

    java高级-堆和栈 java堆 /栈 栈内存 / 堆内存的区别 1. java堆 /栈 2. 栈内存 / 堆内存的区别

网友评论

      本文标题:堆和栈的理解

      本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/qzlczxtx.html