堆和栈的差别
一、预备知识―程序的内存分配 一个由c/C++编译的程序占用的内存分为下面几个部分 1、栈区(stack)― 由编译器自己主动分配释放 。存放函数的參数值,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) ― 一般由程序猿分配释放, 若程序猿不释放。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还有一块区域。 - 程序结束后有系统释放 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。 二、样例程序 这是一个前辈写的,很具体 //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: 由系统自己主动分配。 比如,声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自己主动在栈中为b开辟空间 heap: 须要程序猿自己申请。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 = (char *)malloc(10); 可是注意p1、p2本身是在栈中的。
2.2 申请后系统的响应 栈:仅仅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暇内存地址的链表,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,然后将该结点从空暇结点链表中删除,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语句才干正确的释放本内存空间。
另外,因为找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小。系统会自己主动的将多余的那部分又一次放入空暇链表中。
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)。假设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。这是因为系统是用链表来存储的空暇内存地址的,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,堆获得的空间比較灵活。也比較大。
2.4申请效率的比較: 栈由系统自己主动分配,速度较快。但程序猿是无法控制的。 堆是由new分配的内存。一般速度比較慢,并且easy产生内存碎片,只是用起来最方便. 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,尽管用起来最不方便。可是速度快,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。然后是函数的各个參数。在大多数的C编译器中,參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,然后是參数。最后栈顶指针指向最開始存的地址,也就是主函数中的下一条指令。程序由该点继续执行。 堆:通常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猿安排。 2.6存取效率的比較 char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; aaaaaaaaaaa是在执行时刻赋值的。 而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的; 可是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(比如堆)快。 比方: #include void main() { char a = 1; char c[] = "1234567890"; char *p ="1234567890"; a = c[1]; a = p[1]; return; } 相应的汇编代码 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。而另外一种则要先把指针值读到edx中,在依据edx读取字符,显然慢了。 2.7小结: 堆和栈的差别能够用例如以下的比喻来看出: 使用栈就象我们去饭馆里吃饭,仅仅管点菜(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,他的优点是快捷。可是自由度小。
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比較麻烦,可是比較符合自己的口味。并且自由度大。