堆和棧的總結
首先,需要搞清楚:變數的型別和它的儲存類別是兩個概念。
資料型別和記憶體管理沒有直接的關係。
一、堆和棧的概念:
資料結構的棧和堆。首先在資料結構上要知道堆疊,儘管我們這麼稱呼它,但實際上堆疊是兩種資料結構:堆和棧。
堆和棧都是一種資料項按序排列的資料結構。
棧:就像裝資料的桶或箱子
我們先從大家比較熟悉的棧說起吧,它是一種具有後進先出性質的資料結構,也就是說後存放的先取,先存放的後取。這就如同我們要取出放在箱子裡面底下的東西(放入的比較早的物體),我們首先要移開壓在它上面的物體(放入的比較晚的物體)。
堆:像一棵倒過來的樹
而堆就不同了,堆是一種經過排序的樹形資料結構,每個結點都有乙個值。通常我們所說的堆的資料結構,是指二叉堆。堆的特點是根結點的值最小(或最大),且根結點的兩個子樹也是乙個堆。由於堆的這個特性,常用來實現優先佇列,堆的訪問是隨意,這就如同我們在圖書館的書架上取書,雖然書的擺放是有順序的,但是我們想取任意一本時不必像棧一樣,先取出前面所有的書,書架這種機制不同於箱子,我們可以直接取出我們想要的書。
然而我要說的重點並不在這,我要說的堆和棧並不是資料結構的堆和棧,之所以要說資料結構的堆和棧是為了和後面我要說的堆區和棧區區別開來,請大家一定要注意。
下面就說說c語言程式記憶體分配中的堆和棧,這裡有必要把記憶體分配也提一下,大家不要嫌我囉嗦,一般情況下程式存放在rom或flash中,執行時需要拷到記憶體中執行,記憶體會分別儲存不同的資訊記憶體中的棧區處於相對較高的位址以位址的增長方向為上的話,棧位址是向下增長的。棧中分配區域性變數空間,堆區是向上增長的用於分配程式設計師申請的記憶體空間。另外還有靜態區是分配靜態變數,全域性變數空間的;唯讀區是分配常量和程式**空間的;以及其他一些分割槽。
乙個由c/c++編譯的程式占用的記憶體分割槽分為以下幾個部分:
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** 。注意它與資料結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鍊錶,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**區—存放函式體的二進位制**。
例子程式(經典) :
int a = 0; //全域性初始化區
char *p1; //全域性未初始化區
main()
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,宣告在函式中乙個區域性變數 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 = (char *)malloc(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位。
堆:首先應該知道作業系統有乙個記錄空閒記憶體位址的鍊錶,當系統收到程式的申請時,會遍歷該鍊錶,尋找第乙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鍊錶中刪除,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位址處記錄本次分配的大小,這樣,**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鍊錶中。
2.3申請大小的限制
棧:在windows下,棧是向低位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位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,總之是乙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:堆是向高位址擴充套件的資料結構,是不連續的記憶體區域。這是由於系統是用鍊錶來儲存的空閒記憶體位址的,自然是不連續的,而鍊錶的遍歷方向是由低位址向高位址。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位址空間中保留一快記憶體,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,第乙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)的位址,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位址,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乙個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程式設計師安排。
2.6訪問效率的比較
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,在以後的訪問中,在棧上的陣列比指標所指向的字串(例如堆)快。
比如:
#include
void main()
對應的彙編**
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,在根據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。
堆和棧的區別主要分:
作業系統方面的堆和棧,如上面說的那些,不多說了。
還有就是資料結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這裡的堆實際上指的就是(滿足堆性質的)優先佇列的一種資料結構,第1個元素有最高的優先權;棧實際上就是滿足先進後出的性質的數學或資料結構。
雖然堆疊,堆疊的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連著叫只是由於歷史的原因。
(完)
棧和堆的區別總結
一 預備知識 程式的記憶體分配 乙個由c c 編譯的程式占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 注意它與...
棧堆的emplace和push 棧和堆的詳解
private 作用範圍只能是自己本身 外界既不能訪問,也不能繼承 protected 作用範圍在自身類和子類,如果什麼都不加修飾,預設是這個 public作用範圍最大,可以在任何地方都可以訪問 外界既可以訪問,也可以繼承 package作用範圍在某個框架內 readwrite 預設 可讀可寫。表示...
堆和棧的區別
一直就搞不清出這個問題,今天上網想起來,隨即搜了搜,找到了一些資料。不知源作者是誰。姑且 拿來主義 一下,呵呵。一 預備知識 程式的記憶體分配 乙個由c c 編譯的程式占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...