堆與棧的區(qū)別

1、一、預(yù)備知識(shí)程序的內(nèi)存分配 一個(gè)由C/C+編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分 1、棧區(qū)（stack） 由編譯器自動(dòng)分配釋放 ，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其 操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。 2、堆區(qū)（heap） 一般由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由OS回 收 。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表，呵呵。 3、全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）（static），全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的，初始化的 全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域， 未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另 一塊區(qū)域。 - 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。 4、文字常量區(qū) 常量字符串就是放在這里

2、的。 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放 5、程序代碼區(qū)存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。 二、例子程序 這是一個(gè)前輩寫的，非常詳細(xì) /main.cpp int a = 0; 全局初始化區(qū) char *p1; 全局未初始化區(qū) main() int b; 棧 char s = "abc" 棧 char *p2; 棧 char *p3 = "123456" 1234560在常量區(qū)，p3在棧上。 static int c =0； 全局（靜態(tài)）初始化區(qū) p1 = (char *)malloc(10); p2 = (char *)malloc(20); 分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在

3、堆區(qū)。 strcpy(p1, "123456"); 1234560放在常量區(qū)，編譯器可能會(huì)將它與p3所指向的"123456" 優(yōu)化成一個(gè)地方。 二、堆和棧的理論知識(shí) 2.1申請(qǐng)方式 stack: 由系統(tǒng)自動(dòng)分配。 例如，聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量 int b; 系統(tǒng)自動(dòng)在棧中為b開辟空 間 heap: 需要程序員自己申請(qǐng)，并指明大小，在c中malloc函數(shù) 如p1 = (char *)malloc(10); 在C+中用new運(yùn)算符 如p2 = new char10; 但是注意p1、p2本身是在棧中的。 2.2 申請(qǐng)后系統(tǒng)的響應(yīng) 棧：只要棧的剩余空間大于所申

4、請(qǐng)空間，系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存，否則將報(bào)異常提示棧溢 出。 堆：首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表，當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí)， 會(huì)遍歷該鏈表，尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空間的堆結(jié)點(diǎn)，然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表 中刪除，并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序，另外，對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)，會(huì)在這塊內(nèi)存空間中的 首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。 另外，由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請(qǐng)的大小，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部 分重新放入空閑鏈表中。 2.3申請(qǐng)大小的限制 棧：在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意 思

5、是棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的，在WINDOWS下，棧的大小是2M（也有 的說是1M，總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)），如果申請(qǐng)的空間超過棧的剩余空間時(shí)，將 提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。 堆：堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲(chǔ) 的空閑內(nèi)存地址的，自然是不連續(xù)的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小 受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。 2.4申請(qǐng)效率的比較： 棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配，速度較快。但程序員是無法控制的。 堆是由new分配的內(nèi)存，一般速度比較慢，而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不

6、過用起來最方便. 另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存，他不是在堆，也不是在棧是 直接在進(jìn)程的地址空間中保留一塊內(nèi)存，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。 2.5堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容 棧： 在函數(shù)調(diào)用時(shí)，第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令（函數(shù)調(diào)用語句的下一條可 執(zhí)行語句）的地址，然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù)，在大多數(shù)的C編譯器中，參數(shù)是由右往左入棧 的，然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。 當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，局部變量先出棧，然后是參數(shù)，最后棧頂指針指向最開始存的地 址，也就是主函數(shù)中的下一條指令，程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。 堆：一般是在堆的頭部用一

7、個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容由程序員安排。 2.6存取效率的比較 char s1 = "aaaaaaaaaaaaaaa" char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb" aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時(shí)刻賦值的； 而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)就確定的； 但是，在以后的存取中，在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?例如堆)快。 比如： #include void main() char a = 1; char c = "1234567890" char *p ="1234567890" a =

8、c1; a = p1; return; 對(duì)應(yīng)的匯編代碼 10: a = c1; 00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr ebp-0Fh 0040106A 88 4D FC mov byte ptr ebp-4,cl 11: a = p1; 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 第一種在讀取時(shí)直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中，而第二種則要先把指針值讀到 edx中，再根據(jù)edx讀取字符，顯然慢了。 2.7小結(jié)： 堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來看出： 使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯，只管點(diǎn)菜（發(fā)出申請(qǐng)）