1. 程式人生 > >c++記憶體分配方式,堆與棧區別

c++記憶體分配方式,堆與棧區別

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。

3)全域性/靜態區(static:全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的,在程式編譯時分配

4)文字常量區:存放常量字串

5)程式程式碼區:存放函式體(類的成員函式全域性函式)的二進位制程式碼

int a = 0; //全域性初始化區
char *p1;  //全域性未初始化區
int main(){
  int b;                 //棧
  char s[] = “abc”;    //棧
  char *p2;              //棧
  char *p3 = “123456”; //字串位於常量區,p3位於棧
  static int c = 0;      //全域性(靜態)初始化區
  p1 = new char[10];     //p1位於全域性區,p1指向的物件位於堆。malloc也是在堆
  strcpy(p1, “123456”);//"123456"在常量區
 }

堆與棧的比較:

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cmalloc函式,如 char* p1 = (char *)malloc(10);  在C++中用new運算子,如

int *p2 = new int (10);  注意p1p2本身是在棧中的。

2 申請後系統的響應

: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位。

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,首地址處會記錄這塊記憶體空間中本次分配的大小,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。

3 申請大小的限制

:在Windows,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。。由此可見,堆獲得的空間比堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬記憶體較靈活,也比較大。

4 申請效率的比較:

由系統自動分配,速度較快。但程式設計師無法控制。

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。

5 堆和棧中的儲存內容

: 在函式呼叫時,第一個進棧的是主函式的下一條指令(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。

: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。

 

堆與棧的區別可以總結為以下6方面:

1) 管理方式不同:對於棧來講,是由編譯器自動管理,無需我們手工控制;對於堆來說,釋放工作由程式設計師控制,容易產生memory leak

2) 空間大小不同:一般來講在32位系統下,堆記憶體可以達到4G的空間,從這個角度來看堆記憶體幾乎是沒有什麼限制的。但是對於棧來講,一般都是有一定的空間大小的,例如,在VC6下面,預設的棧空間大小是1M

3) 碎片問題:對於堆來講,頻繁的new/ delete勢必會造成記憶體空間的不連續,從而造成大量的碎片,使程式效率降低。對於棧來講,則不會存在這個問題,因為棧是先進後出的,他們是如此的一一對應,以至於永遠都不可能有一個記憶體塊從棧中間彈出,在他彈出之前,在它上面的後進的棧內容已經被彈出

4) 生長方向不同:對於堆來講,生長方向是向上的,也就是向著記憶體地址增加的方向;對於棧來講,它的生長方向是向下的,是向著記憶體地址減小的方向增長。

5) 分配方式不同:堆都是動態分配的,沒有靜態分配的堆。記憶體有2種分配方式:靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的,比如區域性變數的分配。動態分配由malloc,calloc函式進行分配,但是棧的動態分配和堆是不同的,他的動態分配是由編譯器進行釋放,無需我們手工實現。 

6) 分配效率不同:由系統自動分配,速度較快。但程式設計師無法控制。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。