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hongqi1029的博客——天乐工作坞(hongqi1029@126.com)

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介绍: 穷者独善其身 达则兼济天下
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〖转载〗栈和堆的区别
发布时间:2007-01-21 18:26:59
技术类别:软件开发
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〖转载〗栈和堆的区别
?




信息来源:漓江夜话



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。程序结束后由有系统释放。



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。



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。

}





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。





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快内存,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。堆中的具体内容有程序员安排。



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,在根据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。

堆和栈的区别主要分:
操作系统方面的堆和栈,如上面说的那些,不多说了。
还有就是数据结构方面的堆和栈,这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是(满足堆性质的)优先队列的一种数据结构,第1个元素有最高的优先权;栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。
虽然堆栈,堆栈的说法是连起来叫,但是他们还是有很大区别的,连着叫只是由于历史的原因。



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