堆和棧的區(qū)別
1.申請方式
(1)棧(satck):由系統(tǒng)自動分配。例如,聲明在函數(shù)中一個局部變量int b;系統(tǒng)自動在棧中為b開辟空間。
(2)堆(heap):需程序員自己申請(調(diào)用malloc,realloc,calloc),并指明大小,并由程序員進行釋放。容易產(chǎn)生memory leak.
eg:char p;
p = (char *)malloc(sizeof(char));
但是,p本身是在棧中。
2.申請大小的限制
(1)棧:在windows下棧是向底地址擴展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域(它的生長方向與內(nèi)存的生長方向相反)。棧的大小是固定的。如果申請的空間超過棧的剩余空間時,將提示overflow。
(2)堆:堆是高地址擴展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(它的生長方向與內(nèi)存的生長方向相同),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)使用鏈表來存儲空閑內(nèi)存地址的,自然是不連續(xù)的,而鏈表的遍歷方向是由底地址向高地址。堆的大小受限于計算機系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。
3.系統(tǒng)響應(yīng):
(1)棧:只要棧的空間大于所申請空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存,否則將報異常提示棧溢出
雅思答案 (2)堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,但系統(tǒng)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(jié)點,然后將該結(jié)點從空閑鏈表中刪除,并將該結(jié)點的空間分配給程序,另外,對于大多數(shù)系統(tǒng),會在這塊內(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free語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外,找到的堆結(jié)點的大小不一定正好等于申請的大小,系統(tǒng)會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中
托福答案 說明:對于堆來講,對于堆來講,頻繁的new/delete勢必會造成內(nèi)存空間的不連續(xù),從而造成大量的碎片,使程序效率降低。對于棧來講,則不會存在這個問題,
4.申請效率
(1)棧由系統(tǒng)自動分配,速度快。但程序員是無法控制的
(2)堆是由malloc分配的內(nèi)存,一般速度比較慢,而且容易產(chǎn)生碎片,不過用起來最方便。
5.堆和棧中的存儲內(nèi)容
(1)棧:在函數(shù)調(diào)用時,第一個進棧的主函數(shù)中后的下一條語句的地址,然后是函數(shù)的各個參數(shù),參數(shù)是從右往左入棧的,然后是函數(shù)中的局部變量。注: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,程序由該點繼續(xù)執(zhí)行
北美托福答案 (2)堆:一般是在堆的頭部用一個字節(jié)存放堆的大小。
6.存取效率
(1)堆:char *s1=”hellow tigerjibo”;是在編譯是就確定的
(2)棧:char s1[]=”hellow tigerjibo”;是在運行時賦值的;用數(shù)組比用指針速度更快一些,指針在底層匯編中需要用edx寄存器中轉(zhuǎn)一下,而數(shù)組在棧上讀取。
補充:
棧是機器系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),計算機會在底層對棧提供支持:分配專門的寄存器存放棧的地址,壓棧出棧都有專門的指令執(zhí)行,這就決定了棧的效率比較高。堆則是C/C++函數(shù)庫提供的,它的機制是很復(fù)雜的,例如為了分配一塊內(nèi)存,庫函數(shù)會按照一定的算法(具體的算法可以參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/操作系統(tǒng))在堆內(nèi)存中搜索可用的足夠大小的空間,如果沒有足夠大小的空間(可能是由于內(nèi)存碎片太多),就有可能調(diào)用系統(tǒng)功能去增加程序數(shù)據(jù)段的內(nèi)存空間,這樣就有機會分到足夠大小的內(nèi)存,然后進行返回。顯然,堆的效率比棧要低得多
托福改分 7.分配方式:
(1)堆都是動態(tài)分配的,沒有靜態(tài)分配的堆。
(2)棧有兩種分配方式:靜態(tài)分配和動態(tài)分配。靜態(tài)分配是編譯器完成的,比如局部變量的分配。動態(tài)分配由alloca函數(shù)進行分配,但是棧的動態(tài)分配和堆是不同的。它的動態(tài)分配是由編譯器進行釋放,無需手工實現(xiàn)。