新闻  |   论坛  |   博客  |   在线研讨会
堆栈,堆栈,堆和栈的区别
tongxin | 2009-03-20 15:19:02    阅读:1208   发布文章

在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念,但是很多人甚至是计算机专业的人也没有明确堆栈其实是两种数据
%A 结构。
%A
%A 要点:
%A
%A 堆:顺序随意
%A
%A 栈:先进后出
%A
%A 堆和栈的区别
%A
%A 一、预备知识―程序的内存分配
%A
%A 一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
%A
%A 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
%A 构中的栈。
%A
%A 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
%A 中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。
%A
%A 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
%A 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
%A
%A 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
%A
%A 5、程序代码区―存放函数体的二进制代码。
%A
%A 二、例子程序
%A
%A 这是一个前辈写的,非常详细
%A
%A //main.cpp
%A
%A int a = 0; 全局初始化区
%A
%A char *p1; 全局未初始化区
%A
%A main()
%A
%A {
%A
%A int b; 栈
%A
%A char s[] = "abc"; 栈
%A
%A char *p2; 栈
%A
%A char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区,p3在栈上。
%A
%A static int c =0; 全局(静态)初始化区
%A
%A p1 = (char *)malloc(10);
%A
%A p2 = (char *)malloc(20);
%A
%A 分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
%A
%A 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。
%A
%A }
%A
%A 二、堆和栈的理论知识
%A
%A 2.1申请方式
%A
%A stack:
%A
%A 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
%A
%A heap:
%A
%A 需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数
%A
%A 如p1 = (char *)malloc(10);
%A
%A 在C++中用new运算符
%A
%A 如p2 = (char *)malloc(10);
%A
%A 但是注意p1、p2本身是在栈中的。
%A
%A 2.2
%A
%A 申请后系统的响应
%A
%A 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。
%A
%A 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,
%A
%A 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
%A 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
%A 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
%A 自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
%A
%A 2.3申请大小的限制
%A
%A 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
%A 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
%A 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。
%A
%A 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
%A 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
%A 见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。
%A
%A 2.4申请效率的比较:
%A
%A 栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。
%A
%A 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.
%A
%A 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
%A 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
%A
%A 2.5堆和栈中的存储内容
%A
%A 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
%A 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
%A 是不入栈的。
%A
%A 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
%A 下一条指令,程序由该点继续运行。
%A
%A 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。
%A
%A 2.6存取效率的比较
%A
%A char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
%A
%A char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
%A
%A aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;
%A
%A 而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;
%A
%A 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。
%A
%A 比如:
%A
%A #include
%A
%A void main()
%A
%A {
%A
%A char a = 1;
%A
%A char c[] = "1234567890";
%A
%A char *p ="1234567890";
%A
%A a = c[1];
%A
%A a = p[1];
%A
%A return;
%A
%A }
%A
%A 对应的汇编代码
%A
%A 10: a = c[1];
%A
%A 00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
%A
%A 0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
%A
%A 11: a = p[1];
%A
%A 0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
%A
%A 00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
%A
%A 00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
%A
%A 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
%A 字符,显然慢了。
%A
%A ?
%A
%A 2.7小结:
%A
%A 堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:
%A
%A 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
%A 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。
%A
%A 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。
%A
%A 堆和栈的区别主要分:
%A
%A 操作系统方面的堆和栈,如上面说的那些,不多说了。
%A
%A 还有就是数据结构方面的堆和栈,这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是(满足堆性质的)优先队列的
%A 一种数据结构,第1个元素有最高的优先权;栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。
%A
%A 虽然堆栈,堆栈的说法是连起来叫,但是他们还是有很大区别的,连着叫只是由于历史的原因。
%A%A
%A

*博客内容为网友个人发布,仅代表博主个人观点,如有侵权请联系工作人员删除。

参与讨论
登录后参与讨论
最近文章
寂寞如雪
2009-05-19 19:01:18
夜色花
2009-05-19 18:56:22
没有爱可以重来
2009-05-19 18:54:59
推荐文章
最近访客