前言:
在程式設計的時候、堆疊總是不可避免的會接觸到、而對於堆和棧他們的區別、在程式執行時各自的作用,如何利用堆疊提高執行效率等
很多人都還了解的不夠,今天google了很多文章,所以在這裡作個完善總結,希望能給有心人些幫助。有不足的地方還希望能指出。
棧是隨函式被呼叫時分配的空間
棧上分配的空間是臨時的,在函式退出後將被系統釋放,不會造成記憶體洩露,不得用delete或free操作,因為棧的空間小所以在棧上不能獲得大量的記憶體塊
,一般最大也就不到10m 堆是在整個程序的未分配空間中分配的記憶體,由malloc或new分配,一般必須由free或delete釋放。堆上可以分配大量的記憶體,只要
你的機器吃得消。 一般來說,由new和malloc分配的記憶體都在堆上,全域性變數也在堆上(但是不是new,malloc出來的也會自動清理)。函式內部的其
他變數和常量都在棧上。
c++記憶體格局通常分為:
全域性資料區
**區棧區
堆區堆和棧的比較
從堆和棧的功能和作用來通俗的比較,堆主要用來存放物件的,棧主要是用來執行程
序的.而這種不同又主要是由於堆和棧的特點決定的:
在程式設計中,例如c/c++中,所有的方法呼叫都是通過棧來進行的,所有的區域性變數,形式引數都是從棧中分配記憶體空間的。實際上也不是什麼分配,只是從棧頂向上用就行,
就好像工廠中的傳送帶(conveyor belt)一樣,stack pointer會自動指引你到放東西的位置,你所要做的只是把東西放下來就行.退出函式的時候,修改棧指標就可以把棧中
的內容銷毀這樣的模式速度最快,當然要用來執行程式了.需要注意的是,在分配的時候,比如為乙個即將要呼叫的程式模組分配資料區時,應事先知道這個資料區的大小,也就說
是雖然分配是在程式執行時進行的,但是分配的大小多少是確定的,不變的,而這個"大小多少"是在編譯時確定的,不是在執行時.
堆是應用程式在執行的時候請求作業系統分配給自己記憶體,由於從作業系統管理的記憶體分配,所以在分配和銷毀時都要占用時間,因此用堆的效率非常低.但是堆的優點在於
,編譯器不必知道要從堆裡分配多少儲存空間,也不必知道儲存的資料要在堆裡停留多長的時間,因此,用堆儲存資料時會得到更大的靈活性。事實上,物件導向的多型性,堆記憶體
分配是必不可少的,因為多態變數所需的儲存空間只有在執行時建立了物件之後才能確定.在c++中,要求建立乙個物件時,只需用new命令編制相關的**即可。執行這些**時
會在堆裡自動進行資料的儲存.當然,為達到這種靈活性,必然會付出一定的代價:在堆裡分配儲存空間時會花掉更長的時間!這也正是導致效率低的原因,
堆和棧的區別***
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。 - 程式結束後有系統釋放
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**。
二、例子程式
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鏈
表中刪除,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存
儲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:
#includevoid 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
由度大關於程式執行時的記憶體管理情況和資料結構更可以參見博文:
底層探秘之——執行時 資料結構
一條魚@
2011-12-10
堆和棧的區別詳解
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回 收 注...
堆和棧的區別超詳解!
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...
堆和棧的概念詳解及區別
一 什麼是堆和棧 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 注意它與資料結構中的堆是兩回...