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  • c++中关于堆和堆栈的区别

    转载https://www.cnblogs.com/sea-stream/p/11361476.html

    在C++中,内存分成5个区,他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。  
         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。  
         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。  
         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。  
         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(初始化的全局变量和静态变 
    量在一块区域,未初始化的全局变量与静态变量在相邻的另一块区域,同时未被 
    初始化的对象存储区可以通过void*来访问和操纵,程序结束后由系统自行释 
    放),在C++里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。  
         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,而且方法很多) 

    堆和栈究竟有什么区别?   
        主要的区别由以下几点:  
        1、管理方式不同;  
        2、空间大小不同;  
        3、能否产生碎片不同;  

        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,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;对于堆 
    来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak。  
        空间大小:一般来讲在32位系统下,堆内存可以达到4G的空间,从这个角 
    度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲,一般都是有一定的空间 
    大小的,例如,在VC6下面,默认的栈空间大小是1M(好像是,记不清楚了)。 
    当然,我们可以修改:      
        打开工程,依次操作菜单如下: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里面,它设 
    置的较大会使栈开辟较大的值,可能增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,他们是如此的一一对应,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,详细 
    的可以参考数据结构,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增加的方 
    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成的,比如局部变量的分配。动态分配 
    由alloca函数进行分配,但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(具体的算法可以参考数据结构/操作系 
    统)在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是 
    由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去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。显然,堆的效率比栈要低得多。  
        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。  
        虽然栈有如此众多的好处,但是由于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。  

    new&delete和malloc&free的联系与区别

    new和malloc都是申请内存空间,分配的空间都在堆存储区。
    new的时候会初始化内存空间,而malloc只是申请了内存空间,不进行初始化;同时,delete会调用析构函数,而free只是释放内存空间,指针还在(因此free之后,还需要设置指针为NULL)。
    malloc&free是C/C++的标准库函数,而new&delete是C++的运算符。

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