zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 局部变量、全局变量、堆、堆栈、静态和全局

    一般全局变量存放在数据区,局部变量存放在栈区,
    动态变量存放在堆区,函数代码放在代码区。
    ---------------------------------------------------------------
    栈区是普通的栈数据结构,遵循LIFO后进先出的规则,局部变量安排在那里是ASM时就规定的,这样可以在一个函数结束后平衡堆栈,操作简单,效率高
    堆(动态区)在这里应当叫堆栈(不要和数据结构中的堆搞混)是程序在编译时产生的一块用于产生动态内存分配使用的块,操作比较栈要麻烦许多,在分配时要判断最优的地址(防止产生无用的内存碎片(由于屡次的NEW和DELETE产生的夹在两块使用中内存中的空余小内存(不容易被分配))),分配和回收时的效率比栈低多了
    ---------------------------------------------------------------
    栈是系统提供的功能,特点是快速高效,缺点是有限制,数据不灵活;而堆是函数库提供的功能,特点是灵活方便,数据适应面广泛,但是效率有一定降低。栈是系统数据结构,对于进程/线程是唯一的;堆是函数库内部数据结构,不一定唯一。不同堆分配的内存无法互相操作。栈空间分静态分配和动态分配两种。静态分配是编译器完成的,比如自动变量(auto)的分配。动态分配由malloc函数完成。栈的动态分配无需释放(是自动的),也就没有释放函数。为可移植的程序起见,栈的动态分配操作是不被鼓励的!堆空间的分配总是动态的,虽然程序结束时所有的数据空间都会被释放回系统,但是精确的申请内存/ 释放内存匹配是良好程序的基本要素。
    ---------------------------------------------------------------
    堆是程序员管理的,栈是系统管理的.  
    ---------------------------------------------------------------
    对比:
    1 性能
    栈:栈存在于RAM中。栈是动态的,它的存储速度是第二快的。stack
    堆:堆位于RAM中,是一个通用的内存池。所有的对象都存储在堆中。heap

    2 申请方式
    stack: 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
    heap: 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++中用new运算符 如p2 = (char *)malloc(10); 但是注意p1、p2本身是在栈中的。

    3 申请后系统的响应
    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。
    堆:首先应该知道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。

    4 申请大小的限制
    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2M(也有的说是1M,总之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。
    堆: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。

    5 申请效率的比较
    栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。
    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。

    6 堆和栈中的存储内容
    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的,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。
    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。

    7 存取效率的比较
    char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
    char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
    aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;
    而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;
    但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
    比如:
    #include
    void main()
    {
    char a = 1;
    char c[] = "1234567890";
    char *p ="1234567890";
    a = c[1];
    a = p[1];
    return;
    }
    对应的汇编代码
    10: a = c[1];
    00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
    0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
    11: a = p[1];
    0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
    00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
    00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
    第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指针值读到edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。

    小结:
    堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:
    使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。
    使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。
    全局变量、静态数据、常量存放在全局数据区,所有函数的代码存放在代码区,为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等存放在栈区。  
    ---------------------------------------------------------------

    另外关于静态和全局的一些问题:
    静态变量的特点:

    1、  一次存储:静态局部变量只被初始化一次,下一次初始化根据上一次的结果值,有点类似于c++中类的静态成员变量,即无论该类型生成多少个实例对象,所有的对象共用一个静态变量,到这里就是无论这个函数调用多少次,该静态变量只初始化一次,并没有因为超出其生存期而被销毁,只是外部不可见而已,用个例子说明之:

    void  fun1( int  v )
    {
        static  int  value = v;
        static  int  value = v;
    }
    int  main( int  arc, char  *args[ ])
    {
        fun1( 50 );
        fun1( 100 );
    }
            执行的结果是:value : 50  value : 50
            说明在第二次调用fun1( )时的初始化value的采用的是上一次value的值,value在静态区的存储空间并没有因为fun1( )的结束而被释放,即体现了一次存储;

    2、  作用域限定:静态修饰的作用域限定功能同时体现在函数与变量上;

    a)对于函数而言,任何用static修饰的函数,其作用域仅为当前源文件,而对外部来说这个函数是不可见的,即只有和其在同一源文件中的函数才能调用这个静态函数;反过来说,如果一个函数仅仅被同一源文件中的其他函数调用,那么这个函数应该声明为静态的,这样做的好处在于:可以一定程度上的解决不同源文件之间函数的命名冲突问题;
    b)对于变量而言,static修饰的全局变量,只在当前源文件中有效,对外部不可见,外部文件不能够引用;
    顾名思义,全局变量是指能够在全局引用的变量,相对于局部变量的概念,也叫外部变量;同静态变量一样,全局变量位于静态数据区,全局变量一处定义,多处引用,用关键字“extern”引用“外部”的变量。
    全局变量也可以是静态的,在前面有过说明,静态全局变量的意义就是不让“外部”引用,是单个源文件里的全局变量,即是编译阶段的全局变量,而不是连接阶段的全局变量。
    ---------------------------------------------------------------
    通过上面的分析,我们不难得出以下结论:
    1.静态函数与普通函数的区别在于:静态函数不可以被同一源文件以外的函数调用。
    2.静态局部变量与普通局部变量的区别在于:静态局部变量只初始化一次,下一次初始化实际上是依然是上一次的值;
    3.静态全局变量与普通全局变量的区别在于:静态全局变量的作用域仅限于所在的源文件。
  • 相关阅读:
    Scrapy 概览笔记
    Python 依赖版本控制 (requirements.txt 文件生成和使用)
    Python 虚拟空间的使用
    macOS 所有版本 JDK 安装指南 (with Homebrew)
    鉴权那些事
    Java 位运算符和 int 类型的实现
    ASP.NET Core 入门教程 5、ASP.NET Core MVC 视图传值入门
    如何做好一次知识或技术分享
    ASP.NET Core 入门教程 4、ASP.NET Core MVC控制器入门
    ASP.NET Core 入门教程 3、ASP.NET Core MVC路由入门
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/tianlong/p/1781787.html
Copyright © 2011-2022 走看看