百度百科-堆棧和內存分配

內存分配

DOS內存可以劃分爲四種類型

  1) 基本內存:   計算機主板上640KB以下的存儲空間。DOS的系統程序和用戶的應用程序都要使用這片空間。   DOS的系統程序和用戶的應用程序都要使用這片空間。   2)擴展內存(Extended):   計算機主板上640KB以上的存儲空間。這部分空間DOS不能直接管理,而是要通過擴展內存管理程序HIMEM.SYS來使用這部分內存。   3)擴充內存(Expanded):   插在計算機主板的擴充槽中的內存擴充板上的那部分存儲器,它們是通過EMS.SYS程序來管理的。   4)保留內存(Reserved):   這是給計算機留做存儲I/O系統數據及各種接口驅動程序使用的存儲器,也稱適配器內存。   C++的內存分配:   根據C++的語法規範,定義數組時數組長度必須用常量而不能用變量表示,此時可以使用動態內存分配解決這一問題。   動態內存分配是指在程序運行時爲程序中的變量分配內存空間,它完全由應用程序自己進行內存的分配和回收。

程序運行中的內存分配

  程序運行時,特別要注意的是內存的分配。有六個地方都可以保存數據:   (1) 寄存器。這是最快的保存區域,因爲它位於和其他所有保存方式不同的地方:處理器內部。然而,寄存器的數量十分有限,所以寄存器是根據需要由編譯器分配。我們對此沒有直接的控制權,也不可能在自己的程序裏找到寄存器存在的任何蹤跡。   (2) 堆棧。駐留於常規RAM(隨機訪問存儲器)區域,但可通過它的“堆棧指針”獲得處理的直接支持。堆棧指針若向下移,會創建新的內存;若向上移,則會釋放那些內存。這是一種特別快、特別有效的數據保存方式,僅次於寄存器。創建程序時,Java編譯器必須準確地知道堆棧內保存的所有數據的“長度”以及“存在時間”。這是由於它必須生成相應的代碼,以便向上和向下移動指針。這一限制無疑影響了程序的靈活性,所以儘管有些Java數據要保存在堆棧裏——特別是對象句柄,但Java對象並不放到其中。   (3) 堆。一種常規用途的內存池(也在RAM區域),其中保存了Java對象。和堆棧不同,“內存堆”或“堆”(Heap)最吸引人的地方在於編譯器不必知道要從堆裏分配多少存儲空間,也不必知道存儲的數據要在堆裏停留多長的時間。因此,用堆保存數據時會得到更大的靈活性。要求創建一個對象時,只需用new命令編制相關的代碼即可。執行這些代碼時,會在堆裏自動進行數據的保存。當然,爲達到這種靈活性,必然會付出一定的代價:在堆裏分配存儲空間時會花掉更長的時間!   (4) 靜態存儲。這兒的“靜態”(Static)是指“位於固定位置”(儘管也在RAM裏)。程序運行期間,靜態存儲的數據將隨時等候調用。可用static關鍵字指出一個對象的特定元素是靜態的。但Java對象本身永遠都不會置入靜態存儲空間。   (5) 常數存儲。常數值通常直接置於程序代碼內部。這樣做是安全的,因爲它們永遠都不會改變。有的常數需要嚴格地保護,所以可考慮將它們置入只讀存儲器(ROM)。   (6) 非RAM存儲。若數據完全獨立於一個程序之外,則程序不運行時仍可存在,並在程序的控制範圍之外。其中兩個最主要的例子便是“流式對象”和“固定對象”。對於流式對象,對象會變成字節流,通常會發給另一臺機器。而對於固定對象,對象保存在磁盤中。即使程序中止運行,它們仍可保持自己的狀態不變。對於這些類型的數據存儲,一個特別有用的技巧就是它們能存在於其他媒體中。一旦需要

堆棧

在計算機領域,堆棧是一個不容忽視的概念,但是很多人甚至是計算機專業的人也沒有明確堆棧其實是兩種數據結構。堆棧都是一種數據項按序排列的數據結構,只能在一端(稱爲棧頂(top))對數據項進行插入和刪除。要點:堆:順序隨意棧:後進先出(Last-In/First-Out)

編輯本段堆和棧的區別

  一、預備知識—程序的內存分配   一個由C/C++編譯的程序佔用的內存分爲以下幾個部分   1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,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、堆區(heap)— 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,分配方式倒是類似於鏈表。   3、全局區(靜態區)(static)— 全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。程序結束後由系統釋放。   4、文字常量區 — 常量字符串就是放在這裏的,程序結束後由系統釋放 。   5、程序代碼區 — 存放函數體的二進制代碼。   二、例子程序   這是一個前輩寫的,非常詳細   //main.cpp   int a = 0; 全局初始化區   char *p1; 全局未初始化區   main()   {   int b; 棧   char s[] = "abc"; 棧   char *p2; 棧   char *p3 = "123456"; 123456/0在常量區,p3在棧上。   static int c =0; 全局(靜態)初始化區   p1 = (char *)malloc(10);   p2 = (char *)malloc(20);   }   分配得來得10和20字節的區域就在堆區。   strcpy(p1, "123456"); 123456/0放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。

堆和棧的理論知識

1.申請方式

     stack:   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   heap:   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++中用new運算符   如p2 = new char[20];//(char *)malloc(10);   但是注意p1、p2本身是在棧中的。

2.申請後系統的響應

  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。   堆:首先應該知道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。

3.申請大小的限制

     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2M(也有的說是1M,總之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。   堆: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。

4.申請效率的比較

     棧由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。   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,而是直接在進程的地址空間中保留一塊內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活

5.堆和棧中的存儲內容

     棧: 在函數調用時,第一個進棧的是主函數中函數調用後的下一條指令(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的,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。   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。

6.存取效率的比較

     char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";   char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";   aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的;   而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的;   但是,在以後的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字符串(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;   }   對應的彙編代碼   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   第一種在讀取時直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指針值讀到edx中,在根據edx讀取字符,顯然慢了。

7.小結:

     堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出:   使用棧就象我們去飯館裏吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。   使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。

堆和棧的主要分別:

  操作系統方面的堆和棧,如上面說的那些,不多說了。   還有就是數據結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這裏的堆實際上指的就是(滿足堆性質的)優先隊列的一種數據結構,第1個元素有最高的優先權;棧實際上就是滿足後進先出的性質的數學或數據結構。   雖然堆棧,堆棧的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連着叫只是由於歷史的原因。
  

堆與棧的分佈

補充

  堆棧是一種存儲部件,即數據的寫入跟讀出不需要提供地址,而是根據寫入的順序決定讀出的順序,甚至能將它們恢復成普通的、基於RAM的對象。
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