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stack,heap的区别-创新互联

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)—  由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,分配方式倒是类似于链表,呵呵。
 3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,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
 //main.cpp
 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);
 分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
 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
 2.1申请方式
 stack:
 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
 heap:
 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。

 2.2
 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。

 2.3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
 受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。

   其实在计算机里就是这样的,程序从低地址往高地址增长,而栈从高地址往低地址增长。当他们在中间相遇,计算机的逻辑空间就耗尽了。

 2.4申请效率的比较:
 栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。
 堆是由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.
 另外,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。

 2.5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。

 2.6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:
 #include
 void  main()
 {
 char  a  =  1;
 char  c[]  =  "1234567890";
 char  *p  ="1234567890";
 a  =  c[1];
 a  =  p[1];
 return;
 }
 对应的汇编代码
 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:
 堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:
 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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