程序堆和栈区别详解,char[]和char*区别

  char *c = "abc"和char c[]="abc",前者改变其内容程序是会崩溃的,而后者完全正确。

代码
 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 main()
 4 {
 5    char *c1 = "abc";
 6    char c2[] = "abc";
 7    char *c3 = ( char* )malloc(3);
 8    c3 = "abc";
 9    printf("%d %d %s\n",&c1,c1,c1);
10    printf("%d %d %s\n",&c2,c2,c2);
11    printf("%d %d %s\n",&c3,c3,c3);
12    getchar();
13 

 运行结果
  2293628 4199056 abc
  2293624 2293624 abc
  2293620 4199056 abc

 

参考资料:
首先要搞清楚编译程序占用内存的分区形式:

一、程序的内存分配
   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):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。
   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

   这是一个前辈写的,非常详细

代码
 1 //main.cpp
 2   int a=0;    //全局初始化区
 3   char *p1;   //全局未初始化区
 4   main()
 5   {
 6    int b;                //
 7    char s[]="abc";       //
 8    char *p2;             //
 9    char *p3="123456";    //123456\0在常量区,p3在栈上
10    static int c=0;      //全局(静态)初始化区
11    p1 = (char*)malloc(10);
12    p2 = (char*)malloc(20);   //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
13    strcpy(p1,"123456");      //123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所向"123456"优化成一个地方
14   }

 

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中用malloc函数。如char * p1=(char*)malloc(10); 在C++中用new运算符。如char * 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。最后,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。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。

 

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运算符或者malloc函数分配的内存,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Virtual Alloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈,而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[]="abcde";
   char *s2="edcba";
   abcde是在运行时刻赋值的,而edcba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(在文字常量区)快。比如:

 1 #include
 2 voidmain()
 3 {
 4  char a=1;
 5  char c[]="1234567890";
 6  char *p="1234567890";
 7  = c[1];
 8  = p[1];
 9  return;
10 }

 对应的汇编代码:
10:a=c[1];
004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh]
0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl
11:a=p[1];
0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h]
004010708A4201moval,byteptr[edx+1]
004010738845FCmovbyteptr[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。

 

2.8 自我总结
   char *c1 = "abc"; 实际上先是在文字常量区分配了一块内存放"abc",然后在栈上分配一地址给c1并指向这块地址,然后改变常量"abc"自然会崩溃。然而char c2[] = "abc",实际上"abc"存储的地方和上者并不一样,它也在栈上。可以从4199056 2293624看出,完全是两块地方,推断4199056处于常量区,而2293624处于栈区。
   从2293628 2293624 2293620 这段输出看出三个指针分配的区域为栈区,而且是从高地址到低地址。
   从2293620 4199056 abc 看出编译器将c3优化成,C1指向的常量区的同一个 "abc"。

 

3 扩展练习

代码
void main()
{
    
char *c1 = "abc";
    
char c2[] = "abc";
    
char *c3 = ( char* )malloc(3);
    printf(
"%d\n"&c3);
    cout 
<< reinterpret_cast<unsigned int>((void*)c3) << endl;
    printf(
"%d\n", c3);
    c3 
= "QQQ";
    
//strcpy(c3,"abc");
    
//c3[0] = 'g';
    printf("%d %d %s\n",&c1,c1,c1);
    printf(
"%d %d %s\n",&c2,c2,c2);
    printf(
"%d %d %s\n",&c3,c3,c3);
    getchar();
}

 

 输出:


说明:

c3 = "QQQ";,这条语句将在文字常量区存储字符串"QQQ"。虽然c3以前指向在堆上分配的3个字节的空间,但是此语句执行后,c3被重定向,指向了文字常量区的"QQQ"。c3指针变量(4字节)本身在堆栈内。

执行c3="QQQ"; 后,不可以采用c3[1] = ‘x’修改字符串了。因为文字常量去的字符串是不能修改的。

 

注:以上内容多数转自网上前辈所写,稍加格式整理和本人修改。如有侵权,请留言。 

posted on 2010-04-11 08:36  ︶ㄣ第二名  阅读(1201)  评论(1编辑  收藏  举报