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Heap和Stack的區別在那里

一、預備知識—程序的內存分配 
一個由c/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分 
1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似于數據結構中的棧。 
2、堆區(heap) — 一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似于鏈表,呵呵。 
3、全局區(靜態區)(static)—,全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。 - 程序結束后有系統釋放 
4、文字常量區 —常量字符串就是放在這里的。 程序結束后由系統釋放 
5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。 

二、例子程序  新疆軟件開發網
這是一個前輩寫的,非常詳細 
//main.cpp 
int a = 0; 全局初始化區 
char *p1; 全局未初始化區 
main() 

int b; 棧 
char s[] = "abc"; 棧 
char *p2; 棧 
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量區,p3在棧上。 
static int c =0; 全局(靜態)初始化區 
p1 = (char *)malloc(10); 
p2 = (char *)malloc(20); 
分配得來得10和20字節的區域就在堆區。 
strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。 
}  
二、堆和棧的理論知識 
2.1申請方式 
stack: 
由系統自動分配。 例如,聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自動在棧中為b開辟空間 
heap: 
需要程序員自己申請,并指明大小,在c中malloc函數 
如p1 = (char *)malloc(10); 
在C++中用new運算符 
如p2 = (char *)malloc(10); 
但是注意p1、p2本身是在棧中的。 
2.2 
申請后系統的響應 
棧:只要棧的剩余空間大于所申請空間,系統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。 
堆:首先應該知道操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時, 
會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點,然后將該結點從空閑結點鏈表中刪除,并將該結點的空間分配給程序,另外,對于大多數系統,會在這塊內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存空間。另外,由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小,系統會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。 
2.3申請大小的限制 
棧:在Windows下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在 WINDOWS下,棧的大小是2M(也有的說是1M,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩余空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。 
堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由于系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。 
2.4申請效率的比較: 
棧由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。 
堆是由new分配的內存,一般速度比較慢,而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便. 
另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內存,他不是在堆,也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活 
2.5堆和棧中的存儲內容 
棧: 在函數調用時,第一個進棧的是主函數中后的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然后是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。 
當本次函數調用結束后,局部變量先出棧,然后是參數,最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續運行。 
堆:一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。 
2.6存取效率的比較 

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; 
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的; 
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的; 
但是,在以后的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。 
比如: 
#include <stdio.h>; 
void main() 

char a = 1; 
char c[] = "1234567890"; 
char *p ="1234567890"; 
a = c[1]; 
a = p[1]; 
return; 

對應的匯編代碼 
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 
第一種在讀取時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,在根據edx讀取字符,顯然慢了。 
?  

2.7小結: 
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出: 
使用棧就象我們去飯館里吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。 
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。
堆和棧的區別主要分: 
操作系統方面的堆和棧,如上面說的那些,不多說了。 
還有就是數據結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這里的堆實際上指的就是(滿足堆性質的)優先隊列的一種數據結構,第1個元素有最高的優先權;棧實際上就是滿足先進后出的性質的數學或數據結構。 
雖然堆棧,堆棧的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連著叫只是由于歷史的原因。

作者:未知 | 文章來源:未知 | 更新時間:2007-12-3 14:26:42

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