一、预备知识
一个C/C++编译的程序在内存中所占用的内存分为一下五大部分
1、栈区(stack):由系统自动开辟空间,并且由编译器自动释放,存放函数的参数值,局部变量值等。操作类似数据结构中的栈(后进先出)。
2、堆区(heap):一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由OS回收。它与数据结构中的堆是两回事,其操作倒类似与链表(后进后出)。
3、全局区(静态区)(static):存放全局变量和静态变量,其中初始化的全局变量和静态变量是放在一块区域的,而未初始化的全局变量和静态变量是放在相邻的另一块区 域的。程序结束后由系统释放。
4、文字常量区: 存放常量字符串等。程序结束后由OS回收。
5、程序代码区:存放函数体的二进制代码。
二、代码实例
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三、堆和栈的相关理论
1、申请方式
栈(stack): 由系统自动分配。例如:声明一个局部变量 int =2;系统自动在栈中为a开辟内存空间。
堆(heap):需要程序自己申请并指明大小 。例如:p=(char*)malloc(5);注意:p本身是在栈中的
2、申请后系统的相应
栈(stack):只要栈的空间大于程序所申请的空间,系统将会为程序提供内存,否则将报异常---栈溢出。
堆(heap):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。
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。
4、申请效率比较
“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
5、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。
四、总结
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。