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  • 内存中的堆和栈

    程序中用来存放数据的内存分为四块,其实另有一块用于存放代码,这里我们不讨论,这四块分别是:  
    1、全局区(静态区)(static):全局变量和静态变量都存储在这块区域,与其他变量的明显区别就是生命周期不同,在程序结束时,系统会释放这块资源  2、文字常量区 :常量字符串就是放在这块区域,即是我们常说起的常量池。这块也是在程序结束时由系统释放。  
    3、栈区(stack):存放函数的参数值,局部变量的值等。这块的数据大家就很熟悉了,在进入作用域时分配占用内存,离开作用域时释放占用内存  
    4、堆区(heap) : 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由系统回收。由于这个原因,在C和C++中就有能产生大量程序员分配但忘记释放的堆区内存,造成可使用内存越来越少,这个被称之为内存泄露。而在java中,因为有了垃圾收集机制,这样的内存会被自动处理掉,所以在java中,反倒不需要程序员去释放内存了。 
             那么栈和堆的区别到底在哪里呢? 1、内存分配方面: 
         堆: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,分配方式是类似于链表。可能用到的关键字如下:new、malloc、delete、free等等。 
         栈:由编译器(Compiler)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、申请方式方面: 
         堆: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++,java中用new运算符,但是注意p1、p2本身是在栈中的。因为他们还是可以认为是局部变量。 
         栈: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。 3、系统响应方面:      堆: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。 
         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。 4、大小限制方面: 
         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。 
         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,栈的大小是固定的(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。 


    5、效率方面: 
         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。 
         栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。 6、存放内容方面: 
         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。 
         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,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。 
    这么多看起来是不是很痛苦??不急,先记住栈和堆区别的第一点和第二点,这个是基础哦。其实有个小诀窍: 
    数据类型 变量名;这样定义的东西在栈区。 
    new 数据类型();或者malloc(长度);    这样定义的没有名字的东西就在堆区哦。

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