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    C/C++ 堆和棧有區別嗎?在哪里?

    • 發布:C++培訓
    • 來源:學習筆記
    • 時間:2020-05-14 15:52

    在C或C++之中,堆棧是一個不容忽視的概念,堆棧是兩種數據結構。堆棧都是一種數據項按序排列的數據結構,只能在一端(稱為棧頂(top))對數據項進行插入和刪除。在單片機應用中,堆棧是個特殊的存儲區,主要功能是暫時存放數據和地址,通常用來保護斷點和現場。下面來具體說說堆和棧的區別。

    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。

    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。

    堆和棧的申請方式不同:

    棧區(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。

    堆區(heap):需要程序員自己申請,并指明大小,在c中malloc函數,例如 p1 = (char *)malloc(10),在C++中用new運算符,例如 p2 = new char[10],但是注意p1、p2本身是在棧中的。

    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。

    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。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。

    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: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塊內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。

    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。堆中的具體內容由程序員安排。

    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。

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