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  • 栈和堆之间的差

    在bbs上。堆和栈的区别问题,这似乎是一个永恒的话题。由此可见,人们刚开始学习的经常混淆,所以我决定把他的第一次手术。


        首先,我们给出了一个样本:
        void f() { int* p=new int[5]; } 
        这条短短的一句话就包括了堆与栈,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下的汇编代码例如以下:
        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就会依据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。


        好了,我们回到我们的主题:堆和栈到底有什么差别? 
        基本的差别由以下几点:
        1、管理方式不同;
        2、空间大小不同;
        3、是否能产生碎片不同;
        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。是由编译器自己主动管理。无需我们手工控制。对于堆来说。释放工作由程序猿控制。easy产生memory leak。


        空间大小:一般来讲在32位系统下,堆内存能够达到4G的空间,从这个角度来看堆内存差点儿是没有什么限制的。可是对于栈来讲,一般都是有一定的空间大小的。比如,在VC6以下,默认的栈空间大小是1M(好像是。记不清楚了)。当然。我们能够改动:    
        打开project。依次操作菜单例如以下: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中面,它设置的较大会使栈开辟较大的值,可能添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。使程序效率减少。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,他们是如此的一一相应,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,具体的能够參考数据结构,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添加的方向;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毕的,比方局部变量的分配。

    动态分配由alloca函数进行分配,可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較高。

    堆则是C/C++函数库提供的。它的机制是非常复杂的。比如为了分配一块内存,库函数会依照一定的算法(具体的算法能够參考数据结构/操作系统)在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,假设没有足够大小的空间(可能是因为内存碎片太多)。就有可能调用系统功能去添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。
        从这里我们能够看到,堆和栈相比,因为大量new/delete的使用,easy造成大量的内存碎片;因为没有专门的系统支持。效率非常低;因为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毕。函数调用过程中的參数,返回地址,EBP和局部变量都採用栈的方式存放。所以,我们推荐大家尽量用栈。而不是用堆。
        尽管栈有如此众多的优点。可是因为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。
        不管是堆还是栈,我们需要防止越界现象(除非你是做跨界有用),因为结果要么是跨境程序崩溃。无论哪种破坏程序的堆栈、栈结构。产生意想不到的效果,即使在你的程序的执行,没有上述问题。你还是要小心。不知道什么时候崩掉,时间debug但是非常困难:)
        权,另一件事,两者合计,假设这是在堆栈。这意味着该叠层。没有堆,哦,明确?

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