一、堆和栈基本概念:
<1>堆和栈(理论部分)
堆的概念:
栈的概念:
<2>堆和栈(实际代码部分)
#include <stdio.h> #include <malloc.h> #include <stdlib.h> int a=10; char *pt; int main(int argc, char* argv[]) { printf("全局存储区中数据地址(无初值):0x%08x ",pt); printf("全局存储区中数据地址(有初值):0x%08x =%d ",&a,a); const int MAXIN = 100; int *p = (int*)malloc(MAXIN *sizeof(int));//堆中数据地址 printf("堆中数据地址:0x%08x ",p); static int s_m=5; printf("静态数据地址(有初值):0x%08x =%d ",&s_m,s_m); static int s_j; printf("静态数据地址(无初值):0x%08x =%d ",&s_j,s_j); return 0; }
从以上代码可知:
1.栈,就是那些由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清楚的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。
2.堆,就是那些由new分配的内存块,他们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去控制,一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收。
3.自由存储区,就是那些由malloc等分配的内存块,他和堆是十分相似的,不过它是用free来结束自己的生命的。
4.全局/静态存储区,全局变量和静态变量被分配到同一块内存中,在以前的C语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的,在C++里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。
5.常量存储区,这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改(当然,你要通过非正当手段也可以修改)
二、堆和栈区别对比
管理方式不同:对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;
对于堆来讲,释放工作由程序员完成,容易产生memory leak(内存泄露)
空间大小不同:一般来说,在32位系统下, 堆内存可以达到4G的空间,从这个角度分析堆内存几乎是没有什么限制的,
对于栈来讲,一般都是有一定的空间大小的,一般栈的空间大小是1M
能否产生碎片不同:对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低
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,他们是一一对应的。
生长方向不同:对于堆来讲,生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向;
对于栈来讲,生长方向是向下的,也就是向着内存地址减小的方向增长
分配方式不同:堆是动态分配的,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。1>静态分配是编译器完成的,比如局部变量;2>动态分配由
alloca函数进行分配
分配效率不同: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;分队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,这就决定了站的效率比较高。
堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的;例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法在
堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间,就有可能调用系统功能区增加
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。
总结:从这里我们可以看到,堆和栈相比,由于大量new/delete的使用,容易造成大量的内存碎片;由于没有专门的系统支持,效率很低;由于可能引发用户态 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成,函数调用过程中的参数,返回地址, EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以,我们推荐大家尽量用栈,而不是用堆。