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[转]堆和栈的区别

2013年09月10日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2350字 ⁄ 字号 评论关闭

转载出处:http://blog.csdn.net/yuliu0552/article/details/6703505

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)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,分配方式类似于链表。 
  3、全局区(静态区)(static):全局变量静态变量存储是放在一的,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、例子程序   
  这是一个前辈写的,非常详细    

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); // 分配得来的10字节和20字节的区域在堆区      
    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   
 申请方式    
 栈:   
  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 。  
堆: 
  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   =   new   char[10];   
  但是注意p1、p2本身是在栈中的。    
   
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。  

 
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:   
 由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。   
  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 。 
  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,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。  
     
  
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。堆中的具体内容由程序员安排。    
  
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:    

void main()      
{  
    char a = 1;      
    char c[] = "1234567890";      
    char *p ="1234567890";      
    a = c[1];      
    a = p[1];      
    return;      
}  

  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,再根据edx读取字符,显然慢了。       
   
  2.7小结:    
  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。

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