關於內存中棧和堆的區別(非數據結構中的堆和棧,區別)

 

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下面內容轉自:http://www.cnblogs.com/gesenkof99/archive/2009/04/14/1435642.html

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++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。

7、存取效率方面:

    堆:char *s1 = "Hellow Word";是在編譯時就確定的;

    棧:char s1[] = "Hellow Word"; 是在運行時賦值的;用數組比用指針速度要快一些,因爲指針在底層彙編中需要用edx寄存器中轉一下,而數組在棧上直接讀取。

 =========轉載第二篇文章=================

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) ? 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,分配方式倒是類似於鏈表,呵呵。
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。 - 程序結束後有系統釋放 
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。 
}  



二、堆和棧的理論知識 
2.1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 = (char *)malloc(10); 
但是注意p1、p2本身是在棧中的。 


2.2 
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, 

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。 

2.3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。 


2.4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。 

2.5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。 

2.6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。 


2.7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。

 

總結以下幾點: 
1、靜態變量不入棧。 
2、棧由編譯器自動分配和釋放。棧中存放局部變量和參數,函數調用結束後,局部變量先出棧,然後是參數。 
3、數組比用指針速度要快一些,因爲指針在底層彙編中需要用edx寄存器中轉一下,而數組在棧上直接讀取。 
4、堆是由程序員通過new、malloc、free、delete等指令進行分配和釋放。如果程序員沒有進行釋放,程序結束時可能有OS回收。 
5、堆是由new分配的內存,速度較慢;棧是由系統自動分配,速度較快。 
6、比如存放在棧裏面的數組,是在運行時賦值。而存在堆裏面的指針數據,是在編譯時就確定的。 

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) ? 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,分配方式倒是類似於鏈表,呵呵。 
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。 - 程序結束後有系統釋放 
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。 


c#中的堆和棧的理解呢?

在C#中,數據在內存中的存儲位置,取決於它的數據類型,在C#中,分爲值類型和引用類型,值類型的數據存儲在內存中的堆棧中,每個變量或程序都有自己的堆棧,不可以共用一個堆棧地址。當數據一個值類型的變量傳遞到另一個相同類型的變量時,會在堆棧中分配兩個不同的地址。 

而引用類型的數據存儲在內存中的堆中,可以不同的變量或程序共同使用同一個位置的數據。當數據從一個引用類型的變量傳遞到另一個相同類型的變量時,只是把這個變量的引用地址傳遞給新的變量,同時引用當前堆中存儲的數據。

那麼(C# 中)某函數中new的數組(局部變量),在該函數結束時候需要delete嗎? 不delete會產生memory leak嗎?

不需要Delete,會自動GC的 
不會產生memory leak的。因爲程序會自動釋放memory

GC退出函數時就回收還是等到程序close的時候在回收? .net framework是如何處理的? 如果在C++中則需要,對吧?

我的理解:.net中的兩種變量類型,值類型和引用類型,值類型所佔的內存,存放在當前線程的棧上,GC不負責這方面的內存回收,當前方法運行完畢,會自動釋放內存;至於引用類型所佔用的內存存放在託管堆上,.net的GC就是負責這方面的內存回收。

另外,我轉載了一篇文章,你看看裏面的闡述:http://www.cnblogs.com/lxinxuan/archive/2007/03/30/693587.html

以下又是另一段闡述:來自http://blog.csdn.net/shifind/archive/2006/01/06/74789.aspx 

GC的全稱是garbage collection,中文名稱垃圾回收,是.NET中對內存管理的一種功能。垃圾回收器跟蹤並回收託管內存中分配的對象,定期執行垃圾回收以回收分配給沒有有效引用的對象的內存。當使用可用內存不能滿足內存請求時,GC會自動進行。 

在進行垃圾回收時,垃圾回收器會首先搜索內存中的託管對象,然後從託管代碼中搜索被引用的對象並標記爲有效,接着釋放沒有被標記爲有效的對象並收回內存,最後整理內存將有效對象挪動到一起。這就是GC的四個步驟。 

由上可見,GC是很影響性能的,所以一般說來這種事情況還是儘量少發生爲好。

 

 

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這個鏈接(最後一個回答者)講的是內存中的堆和棧與數據結構中的堆和棧的區別(但不是很官方) http://zhidao.baidu.com/question/105664468 :

內存中(或者是編程中的)的棧與數據結構中的棧基本一樣,就是說內存中的棧是數據結構中的棧的實現,而內存中的堆與數據結構中的堆基本無聯繫,只是它用了這個詞來描述部分可動態申請和釋放的內存空間。

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