堆和棧的區別(轉過無數次的文章)
一、預備知識—程式的記憶體分配 一個由C/C++編譯的程式佔用的記憶體分為以下幾個部分 1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函式的引數值,區域性變數的值等。其 操作方式類似於資料結構中的棧。 2、堆區(heap) — 一般由程式設計師分配釋放, 若程式設計師不釋放,程式結束時可能由OS回 收 。注意它與資料結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於連結串列,呵呵。 3、全域性區(靜態區)(static)—,全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的,初始化的 全域性變數和靜態變數在一塊區域, 未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另 一塊區域。 - 程式結束後由系統釋放。 4、文字常量區 —常量字串就是放在這裡的。 程式結束後由系統釋放 5、程式程式碼區—存放函式體的二進位制程式碼。 二、例子程式 這是一個前輩寫的,非常詳細 //main.cpp int a = 0; 全域性初始化區 char *p1; 全域性未初始化區 main() { int b; 棧 char s[] = "abc"; 棧 char *p2; 棧 char *p3 = "123456"; 123456/0在常量區,p3在棧上。 static int c =0; 全域性(靜態)初始化區 p1 = (char *)malloc(10); p2 = (char *)malloc(20); 分配得來得10和20位元組的區域就在堆區。 strcpy(p1, "123456"); 123456/0放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456" 優化成一個地方。 } 二、堆和棧的理論知識 2.1申請方式 stack: 由系統自動分配。 例如,宣告在函式中一個區域性變數 int b; 系統自動在棧中為b開闢空 間 heap: 需要程式設計師自己申請,並指明大小,在c中malloc函式 如p1 = (char *)malloc(10); 在C++中用new運算子 如p2 = new char[10]; 但是注意p1、p2本身是在棧中的。 2.2 申請後系統的響應 棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統將為程式提供記憶體,否則將報異常提示棧溢 出。 堆:首先應該知道作業系統有一個記錄空閒記憶體地址的連結串列,當系統收到程式的申請時, 會遍歷該連結串列,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閒結點連結串列 中刪除,並將該結點的空間分配給程式,另外,對於大多數系統,會在這塊記憶體空間中的 首地址處記錄本次分配的大小,這樣,程式碼中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。 另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多餘的那部 分重新放入空閒連結串列中。 2.3申請大小的限制 棧:在Windows下,棧是向低地址擴充套件的資料結構,是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意 思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在WINDOWS下,棧的大小是2M(也有 的說是1M,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將 提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。 堆:堆是向高地址擴充套件的資料結構,是不連續的記憶體區域。這是由於系統是用連結串列來儲存 的空閒記憶體地址的,自然是不連續的,而連結串列的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小 受限於計算機系統中有效的虛擬記憶體。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。 2.4申請效率的比較: 棧由系統自動分配,速度較快。但程式設計師是無法控制的。 堆是由new分配的記憶體,一般速度比較慢,而且容易產生記憶體碎片,不過用起來最方便. 另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配記憶體,他不是在堆,也不是在棧是 直接在程序的地址空間中保留一塊記憶體,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。 2.5堆和棧中的儲存內容 棧: 在函式呼叫時,第一個進棧的是主函式中後的下一條指令(函式呼叫語句的下一條可 執行語句)的地址,然後是函式的各個引數,在大多數的C編譯器中,引數是由右往左入棧 的,然後是函式中的區域性變數。注意靜態變數是不入棧的。 當本次函式呼叫結束後,區域性變數先出棧,然後是引數,最後棧頂指標指向最開始存的地 址,也就是主函式中的下一條指令,程式由該點繼續執行。 堆:一般是在堆的頭部用一個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容由程式設計師安排。 2.6存取效率的比較 char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; aaaaaaaaaaa是在執行時刻賦值的; 而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的; 但是,在以後的存取中,在棧上的陣列比指標所指向的字串(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; } 對應的彙編程式碼 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 第一種在讀取時直接就把字串中的元素讀到暫存器cl中,而第二種則要先把指標值讀到 edx中,再根據edx讀取字元,顯然慢了。 2.7小結: 堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出: 使用棧就象我們去飯館裡吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就 走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、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手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由 度大。 (經典!) --------------------- 本文來自 貓已經找不回了 的CSDN 部落格 ,全文地址請點選:https://blog.csdn.net/hairetz/article/details/4141043?utm_source=copy