內存中的堆與棧

程序中用來存放數據的內存分爲四塊,其實另有一塊用於存放代碼,這裏我們不討論,這四塊分別是:
1、全局區(靜態區)(static):全局變量和靜態變量都存儲在這塊區域,與其他變量的明顯區別就是生命週期不同,在程序結束時,系統會釋放這塊資源
2、文字常量區 :常量字符串就是放在這塊區域,即是我們常說起的常量池。這塊也是在程序結束時由系統釋放。
3、棧區(stack):存放函數的參數值,局部變量的值等。這塊的數據大家就很熟悉了,在進入作用域時分配佔用內存,離開作用域時釋放佔用內存
4、 堆區(heap) : 一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由系統回收。由於這個原因,在C和C++中就有能產生大量程序員分配但忘記釋放的堆區內存,造成可使用內存越來越少,這個 被稱之爲內存泄露。而在java中,因爲有了垃圾收集機制,這樣的內存會被自動處理掉,所以在java中,反倒不需要程序員去釋放內存了。

         那麼棧和堆的區別到底在哪裏呢?

1、內存分配方面:

     堆:一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式是類似於鏈表。可能用到的關鍵字如下:new、malloc、delete、free等等。

     棧:由編譯器(Compiler)自動分配釋放,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。

2、申請方式方面:

     堆:需要程序員自己申請,並指明大小。在c中malloc函數如p1 = (char *)malloc(10);在C++,java中用new運算符,但是注意p1、p2本身是在棧中的。因爲他們還是可以認爲是局部變量。

     棧:由系統自動分配。 例如,聲明在函數中一個局部變量 int b;系統自動在棧中爲b開闢空間。

3、系統響應方面:

     堆:操作系統有一個記錄空閒內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閒結點鏈表 中刪除,並將該結點的空間分配給程序,另外,對於大多數系統,會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣代碼中的delete語句才能正確的 釋放本內存空間。另外由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒鏈表中。

     棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統將爲程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。

4、大小限制方面:

     堆:是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閒內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。

     棧:在Windows下, 棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在WINDOWS下,棧的大小是固定 的(是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。

5、效率方面:

     堆:是由new分配的內存,一般速度比較慢,而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便,另外,在WINDOWS下,最好的方式是用 VirtualAlloc分配內存,他不是在堆,也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活。

     棧:由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。

6、存放內容方面:

     堆:一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。

     棧:在函數調用時第一個進棧的是主函數中後的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址然後是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由 右往左入棧,然後是函數中的局部變量。 注意: 靜態變量是不入棧的。當本次函數調用結束後,局部變量先出棧,然後是參數,最後棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續 運行。

這麼多看起來是不是很痛苦??不急,先記住棧和堆區別的第一點和第二點,這個是基礎哦。其實有個小訣竅:
數據類型 變量名;這樣定義的東西在棧區。
new 數據類型();或者malloc(長度);    這樣定義的沒有名字的東西就在堆區哦。

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