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堆和栈的区别

Posted on 2010-04-13 18:15  雷雷  阅读(149)  评论(0编辑  收藏  举报

栈区(stack):有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。

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,分配方式到时类似于链表。

全局区(静态区)(static):全局变量和静态变量的存储是放在一起的,初始化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区域,--程序结束后由系统释放。

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。

程序代码区:存放函数体的二进制代码。

 

堆和栈的理论知识:

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++中使用new运算符   如:p2=new char[10];

但是注意p1、p2本身是在栈中的。

 

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,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,是一块连续的内存区域。这段话的意思是站定的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在windows下,栈的大小事2M(也有的说是1M,总之是以编译时就确定的常量),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:堆石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间内存地址的,自然是不连续的,而链表的便利方向是由低地址向高地址。堆得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

栈是系统自动分配,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,最好的方式使用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。但是速度灵活,也最灵活。

 

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,也就是主函数的下一条指令,改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。

 

6.  读取效率

char s1[]="aaaaaaaaaaa";//aaaaaaaaaaa是在运行时赋值的;

char *s2="bbbbbbbbbb";//bbbbbbbbbb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;

}

对用的汇编代码

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的元素读到寄存器c1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。