堆和栈的联系与区别(转贴)

总结的不错.

Part 1:

   首先,我们举一个例子:

    void f() { int* p=new int[5]; }

    这条短短的一句话就包含了堆与栈,看到new,我们首先就应该想到,我们分配了一块堆内存,那么指针p呢?他分配的是一块栈内存,所以这句话的意思就是:在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。在程序会先确定在堆中分配内存的大小,然后调用operator new分配内存,然后返回这块内存的首地址,放入栈中,他在VC6下的汇编代码如下:

    00401028   push        14h

    0040102A   call        operator new (00401060)

    0040102F   add         esp,4

    00401032   mov         dword ptr [ebp-8],eax

    00401035   mov         eax,dword ptr [ebp-8]

    00401038   mov         dword ptr [ebp-4],eax

    这里,我们为了简单并没有释放内存,那么该怎么去释放呢?是delete p么?澳,错了,应该是delete []p,这是为了告诉编译器:我删除的是一个数组,VC6就会根据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。

    好了,我们回到我们的主题:堆和栈究竟有什么区别?

    主要的区别由以下几点:

    1、管理方式不同;

    2、空间大小不同;

    3、能否产生碎片不同;

    4、生长方向不同;

    5、分配方式不同;

    6、分配效率不同;

    管理方式:对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak。

    空间大小:一般来讲在32位系统下,堆内存可以达到4G的空间,从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲,一般都是有一定的空间大小的,例如,在VC6下面,默认的栈空间大小是1M(好像是,记不清楚了)。当然,我们可以修改:   

    打开工程,依次操作菜单如下:Project->Setting->Link,在Category 中选中Output,然后在Reserve中设定堆栈的最大值和commit。

注意:reserve最小值为4Byte;commit是保留在虚拟内存的页文件里面,它设置的较大会使栈开辟较大的值,可能增加内存的开销和启动时间。

    碎片问题:对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。对于栈来讲,则不会存在这个问题,因为栈是先进后出的队列,他们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出,在他弹出之前,在他上面的后进的栈内容已经被弹出,详细的可以参考数据结构,这里我们就不再一一讨论了。

    生长方向:对于堆来讲,生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向;对于栈来讲,它的生长方向是向下的,是向着内存地址减小的方向增长。

    分配方式:堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。

    分配效率:栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较高。堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到足够大小的内存,然后进行返回。显然,堆的效率比栈要低得多。

    从这里我们可以看到,堆和栈相比,由于大量new/delete的使用,容易造成大量的内存碎片;由于没有专门的系统支持,效率很低;由于可能引发用户态和核心态的切换,内存的申请,代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的,就算是函数的调用也利用栈去完成,函数调用过程中的参数,返回地址,EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以,我们推荐大家尽量用栈,而不是用堆。

    虽然栈有如此众多的好处,但是由于和堆相比不是那么灵活,有时候分配大量的内存空间,还是用堆好一些。

    无论是堆还是栈,都要防止越界现象的发生(除非你是故意使其越界),因为越界的结果要么是程序崩溃,要么是摧毁程序的堆、栈结构,产生以想不到的结果,就算是在你的程序运行过程中,没有发生上面的问题,你还是要小心,说不定什么时候就崩掉,那时候debug可是相当困难的:)

Part 2:

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) —   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另一块区域。 - 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、例子程序
这是一个前辈写的,非常详细
//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++中用new运算符
如p2 = (char *)malloc(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。另外,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,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,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,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。堆中的具体内容有程序员安排。

2.6存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;
而bbbbbbbbbbb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:
#i nclude
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
对应的汇编代码
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。

转载于:https://www.cnblogs.com/jxhwei/archive/2006/11/01/546332.html

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/305750.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

oracle leg函数,032-函数的嵌套与LEGB原则

函数的嵌套函数也是可以嵌套的。也就是可以在一个函数内部定义和运行另一个函数。举个例子:>>> def funa():print(funa()正在被调用)def funb():print(funb()正在被调用)funb()>>> funa()funa()正在被调用funb()正在被调用在上述举例中&#xff0…

云原生那些顶级开源项目,你都用过哪些?

CNCF,英文全称为Cloud Native Computing Foundation,中文译为“云原生计算基金会”, 构建可持续生态系统,并围绕一系列高质量开源项目促进社区的发展,本文大概介绍下几个主要的项目。???? Kubernetes⭐ Star: 73.5k https://g…

~~~~我是一棵小树苗~~~~

其实我在博客园注册已经一个多星期了,可是直到今天才写了这么一点东西。有点不上进啊!!本来呢,我在注册完的第二天就开始写了,刚开始把手放在键盘上,能有两分钟没打一个字。(其实我真的不会写&a…

oracle数据库 append,oracle中insert,copy,insert append执行对比

oracle中insert,copy,insert append执行对比还是由于迁移数据库,测试了insert,copy,insert append的执行速度。环境:oracle9i向oracle11g迁移,linux系统。表已建立,只允许插入数据&a…

依赖倒置在.NET中

高层模块不应该依赖底层模块&#xff0c;两都都应该依赖抽象一个三层的Demo/// <summary> /// 人员实体类 /// </summary> class Person {public int ID { get; set; }public string Name { get; set; }public bool Sex { get; set; } } /// <summary> /// 表…

什么是Session?

首先解释一下什么是Session,如果你不知道的话。当一个访问者来到你的网站的时候一个Session就开始了,当他离开的时候Session 就结束了。本质是来说,cookie是和浏览器有关系,而Session变量就可以存一些资源变量在服务器上面。PHP4用文件存储Session变量, 但理论上可以用数据库或…

oracle日志文件大小规则,在线重做Oracle日志文件大小

下面为您介绍的方法用于实现在线重做Oracle日志文件大小&#xff0c;如果您在Oracle日志文件方面遇到过类似的问题的话&#xff0c;不妨一看。1、创建2个新的日志组alter database add logfile group 4 (D:\ORACLE\ORADATA\ORADB\REDO04_1.LOG) size 1024k;alter database add …

2021年首届.NET线下沙龙上海站 - 2021 .NET Meetup in Shanghai

.NET Conf 2020 刚刚在苏州落下帷幕&#xff0c; .NET 开发者们的热情不减&#xff0c;来自五湖四海的朋友一起参加疫情之下的 .NET 盛会。2021年上海第一场线下活动就要来了&#xff0c;快来加入我们一起学习.NET 吧&#xff01;活动时间&#xff1a;2021年1月23日 13:00-18:0…

哎,最近心情非常烦乱!

在他人眼中我是一个没有烦恼、责任、忧虑的“开心人”殊不知在我行为的掩饰之下也有着比一般人更复杂的思绪不表露自己脆弱的一面这是坚强吗我在思考也许这才是真正的脆弱 转载于:https://www.cnblogs.com/godjiahui/archive/2006/11/19/565165.html

跟我一起学Redis之加个哨兵让主从复制更加高可用

前言主从复制的实现在上一篇已经分享过&#xff0c;虽然主从复制本身的确让读写分离更加高效&#xff0c;但是对于整体高可用存在很大的劣势&#xff1a;当主节点宕机了之后还需要人为重新进行主从关系配置&#xff1b;这不是开玩笑嘛&#xff0c;这样人为干预&#xff0c;故障…

智能实验室-全能优化(Guardio) 4.0.0.670 beta 8

怎样获取最新版本&#xff1f;□全新下载&#xff1a;全能优化(Guardio)&#xff1a;http://files.cnblogs.com/unruledboy/Guardio.Release.zip智能实验室&#xff0d; 全能优化(Guardio) 4.0.0.670 beta 8 更新记录&#xff1a; 1.添加&#xff1a;系统加速 之 系统速度&…

前台提交数据到php mysql,建立一个基础的MySQL数据库,使用PHP来抓取和处理数据,并抛出给前台...

原创声明本文系作者辛苦码字所得&#xff0c;欢迎分享和转载&#xff0c;但请在明显位置注明作者的如下信息&#xff1a;笔名&#xff1a;来碗鸡蛋面简书主页&#xff1a;https://www.jianshu.com/u/4876275b5a73邮箱&#xff1a;job_tomfoxmail.comCSDN ID&#xff1a;tom_won…

如何在 ASP.Net Core 中实现 健康检查

健康检查 常用于判断一个应用程序能否对 request 请求进行响应&#xff0c;ASP.Net Core 2.2 中引入了 健康检查 中间件用于报告应用程序的健康状态。ASP.Net Core 中的 健康检查 落地做法是暴露一个可配置的 Http 端口&#xff0c;你可以使用 健康检查 去做一个最简单的活性检…

php 鼠标小手,鼠标移动至少一次时创建PHP会话(Create PHP session when mouse moved at least once)...

鼠标移动至少一次时创建PHP会话(Create PHP session when mouse moved at least once)我想在鼠标移动至少一次时创建php会话&#xff0c;如果鼠标继续移动则不需要做任何事情我正在使用此代码&#xff0c;但它没有解决要求jQuery(document).ready(function(){$(document).mouse…

【One by One系列】IdentityServer4(四)授权码流程

接下来我们介绍新内容,OAuth2.0叫做授权码(authorization code)&#xff0c;在OpenID Connect中则属于OpenId Connect Flow&#xff0c;称为授权码流程(Authorization Code Flow),这种方式主要场景&#xff1a;保密客户端&#xff0c;服务器端的web应用“例如asp.net core mvc,…

Nemuria UML架构图 第3次迭代. 重构

Nemuria UML架构图 第3次迭代. 重构

suse linux 文件只可读,SUSE LINUX下文件系统变只读的问题解决

现象产生&#xff1a;服务器在挂载SUSE LINUX的系统光盘安装一些系统自带的RPM包后&#xff0c;发现HOME目录文件系统变成只读模式。附图&#xff1a;原因分析&#xff1a;在系统加载光盘之前一切正常&#xff0c;加载后出现这样的问题。加载光盘时&#xff0c;使用了mount命令…

3个值得学习和练手的.net企业级开源项目,强烈推荐

WTM项目名称&#xff1a;WTM项目所用技术栈&#xff1a;wtm mvvm mvc aspnetcore dotnetcore react vue layui layui-admin element-ui ncc等项目简介&#xff1a;WalkingTec.Mvvm框架&#xff08;简称WTM&#xff09;是基于.net core的快速开发框架。支持Layui(前后端不分离),…

通过百度 vs 奇虎,来谈博客搜索

百度推出了博客搜索&#xff0c;几乎就是一个网页搜索的翻版而已&#xff0c;唯一和网页搜索不同的&#xff0c;就是&#xff1a;1、少了广告&#xff1b;2、增加了一个博客的首页连接。看起来&#xff0c;并无太大新意。当然&#xff0c;也许他留有后着&#xff0c;也未为可知…