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  • c++堆和栈(转)

    想要学好C++的C++堆栈,那么就要了解什么是C++堆栈,所为C++堆栈就是一种数据项按序排列的数据结构,只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除,分为堆和栈两部分。

    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++堆栈中,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。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)

    堆栈的概念(我的理解堆就是heap,栈就是stack,有别于有些人的提法:堆栈就是指stack)对于一个C++或者任何语言的程序员都是极度重要的,除非你是只准备停留在语言syntax层面的coder, 堆栈对于理解语言运行原理和环境实在太重要,比如你在C++中只要写简单一句 int arr[1000000]; 你的程序肯定就会遇到运行时的错误报告,其实就是stack overflow, 要知道通常stack size默认一般只有1MB(IA32 X86平台,visual studio 2008 Express Edition),有些人就要惊讶了,那怎么办?用heap! 用new/delete去申请heap 里的内存(在java中所有object都在heap里,只有object name即object pointer是放在stack运行栈里的),C++复杂就复杂在很多需要你自己去管理,申请动态内存,释放动态内存,都需要自己去管理,而java相比较就简单而且傻瓜很多了,你不用管object在哪里,想用就直接new一个出来,也不用自己释放,GC(Garbage Collector)会帮你释放.

    下面切入正题

    一个由C/C++编译的程序运行时占用的内存分为以下几个部分
    1、栈区(stack)— 程序运行时自动分配释放 ,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、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OS回
    收 。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表(仅限于C++, java有GC,方式不一样),呵呵。
    3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,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和未初始化的静态变量在相邻的另
    一块区域。 - 程序结束后由系统释放。
    4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放
    5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。

    这是一个前辈写的,非常详细
    //main.cpp
    int a = 0; 全局初始化区
    char *p1; 全局未初始化区
    main()
    {
    int a; //栈
    char s[] = "abc"; //栈
    char *p2; //栈
    char *p3 = "123456"; //123456在常量区,p3在栈上。
    static int c =0; //全局(静态)初始化区
    p1 = (char *)malloc(10);
    p2 = (char *)malloc(20);//分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
    strcpy(p1, "123456"); //123456放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456",优化成一个地方。
    }

    问题1. 为什么说堆比栈分配慢?

    栈分配空间只需要移动SP指针(bump-the-pointer technique),所以非常快,而C++堆需要在可用空间里寻找一块>=size的空间,通常是linked list,也就是链表里查找,所以需要时间,所以说堆比栈慢。


    问题2. 为什么说java的堆比C++快?

    因为java的GC会回收heap里不用的object并且会压缩compact释放的内存片,所以之后的object占用地址是连续的,继续分配时只需要一个指针往后移动(bump-the-pointer technique),所以说java的堆比C++要快。

    堆栈是系统使用是临时存储区域。它是后进先出的数据结构。
    C++主要将堆栈用于函数调用。当函数调用时,各种数据被推入堆栈顶部;函数终止后的返回地址、传递给函数的参数、函数返回的结果以及函数中声明的局部变量等等。因此当函数A调用函数B调用函数C,堆栈是增长了,但调用完成后,堆栈又缩小了。

    堆是一种长期的存储区域。程序用C++的new操作符分配堆。对new的调用 分配所需的内存并返回指向内存的指针。与堆栈不同,你必须通过调用new明确的分配堆内存。你也必须通过调用C++的delete操作符明确的释放内存,堆不会自动释放内存。 
    如果C++中的一个类是定义在堆栈上的,就使用"."开访问它的成员。如果是定义在堆上的,就使用"->"指针来开访问。 但在,"->"操作符也可以用在堆栈上的类。

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