參考自:
一、預備知識—程式的記憶體分配
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(malloc/free、new/delete),若程式設計師不釋放,程式結束時可能由作業系統**。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。
3、全域性區(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:
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
棧: 由系統自動分配。例如,宣告在函式中乙個區域性變數int a;系統自動在棧中為a開闢空間
堆: 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]。但是注意區域性變數p1、p2本身是在棧中的,但是他們指向的申請到的記憶體是在堆區,這點要明確
!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malloc/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。
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 = "aaa";
char *s2 = "bbb";
"aaa"是在執行時刻賦值的,而"bbb"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。
三、小結
*此處再區別一下資料結構中堆的概念
參考自:
堆(heap)也被稱為優先佇列(priority queue)。佇列中允許的操作是先進先出(fifo),在隊尾插入元素,在隊頭取出元素。而堆也是一樣,在堆底插入元素,在堆頂取出元素,但是堆中元素的排列不是按照到來的先後順序,而是按照一定的優先順序排列的。這個優先順序可以是元素的大小或者其他規則。如圖一所示就是乙個堆,堆優先順序就是大的元素排在前面,小的元素排在後面,這樣得到的堆稱為大根堆。大根堆中堆頂的元素是整個堆中最大的,並且每乙個分支也可以看成乙個大根堆。同樣的,我們可以定義小根堆,如圖二所示。
C C 中堆和棧的區別
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