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深入浅出讲stack与heap的区别 转

上一篇 / 下一篇  2006-10-09 17:33:25 / 天气: 晴朗 / 心情: 高兴

一、预备知识—程序的内存分配EDA中国门户网站/]*F:p iCVC%Pu2V
一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
u&p^8V,|1081101、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,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。EDA中国门户网站LQ(|,M"{#bY?
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,呵呵。EDA中国门户网站Ui mAUD
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。 - 程序结束后有系统释放 EDA中国门户网站e8Eu~&cL#z#]5E Gx
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
`G-|p?%I.U1081105、程序代码区—存放函数体的二进制代码。EDA中国门户网站7K+wyq-\8N@
二、例子程序 EDA中国门户网站!rf@!ulwO[e
这是一个前辈写的,非常详细
Y d]!F!N-}8RH108110//main.cpp EDA中国门户网站R|$nM0O7O8^/[
int a = 0; 全局初始化区 EDA中国门户网站_m&iITCt
char *p1; 全局未初始化区
IMHWpu108110main() EDA中国门户网站 F4@kKLM)g(O$N Q
{
R2\(_/y"Cfx108110int b; 栈 EDA中国门户网站&pXv+O}5W
char s[] = "abc"; 栈
fUj9IrBO i108110char *p2; 栈
)Jhne{n a:M108110char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区,p3在栈上。
Gn;]zVQ%PxE108110static int c =0; 全局(静态)初始化区 EDA中国门户网站 o`fE$X,zF
p1 = (char *)malloc(10); EDA中国门户网站9svi/ICnT#X
p2 = (char *)malloc(20);
zpzs"R't108110分配得来得10和20字节的区域就在堆区。 EDA中国门户网站(m6o s&I(XMW
strcpy(p1, "123456"); 123456\0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。 EDA中国门户网站3hHdQ7N9Y DJ
}


{iOc,](`9F'u108110二、堆和栈的理论知识 EDA中国门户网站 nT @ue|k
2.1申请方式 EDA中国门户网站*UL Sl+D*O
stack:
2@B_ J6q{6Q108110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 EDA中国门户网站9^:r#h$Q&L$PD D
heap: EDA中国门户网站 _k$g#Px;{
需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数
O$c%ai!A108110如p1 = (char *)malloc(10);
(N}m}_-E$t108110在C++中用new运算符 EDA中国门户网站s9fdr}J8\
如p2 = (char *)malloc(10); EDA中国门户网站R8w2HR;cXv$W)ch
但是注意p1、p2本身是在栈中的。


NlOD+f(Tc1081102.2
8q2v(^]9il:D@L108110申请后系统的响应 EDA中国门户网站#FD6m!}"Es k+e$gH u'{
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。 EDA中国门户网站#Ho } AL%_
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,
R n EK/`u2{108110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。

2.3申请大小的限制
(`BbR:ga108110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。 EDA中国门户网站#a1e;@EA#s2Fa
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。


"oON"l(e!b.SM X^A1081102.4申请效率的比较: EDA中国门户网站(p0]V&s J,O!c?E^
栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。
#r @ZIv3b108110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.
%}`^8Fg S108110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。

2.5堆和栈中的存储内容 EDA中国门户网站YU:N)hQ^m\]z
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。 EDA中国门户网站k]CD]i/Dc;wH
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。 EDA中国门户网站 kb!_ s#P T?$zO[
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。

2.6存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; EDA中国门户网站 V'X+ZiR
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
g&u+||,^(W`x108110aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的; EDA中国门户网站"u6g;I(_:h]f`
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;
3YCB8\I0E#@108110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。
&Z'qk&Cm"Wg]!Z108110比如: EDA中国门户网站|:BH^;b
#include
pR-a DF|N Y108110void main()
tL)@;LKh#h&H108110{ EDA中国门户网站2g$vkA }
char a = 1; EDA中国门户网站v1pG-q!M
char c[] = "1234567890"; EDA中国门户网站X`A3B9A
char *p ="1234567890";
VqDR d`J#M8y4e108110a = c[1];
'w YC!iJ r3v108110a = p[1];
|/h e$nX D Q%lgX108110return;
;I9w9N d s~c4_%e3V108110}
8r%o%w T:NOs8T108110对应的汇编代码
V-zkWg\yx;z7Im10811010: a = c[1];
G$d%jt/rSM4Y&d)x ?7[m10811000401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
C0h%x8cr9e1081100040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
"b o_jq^9K10811011: a = p[1];
T1p0y ^0XE1081100040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
3J*}4m~$NuK+H10811000401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1] EDA中国门户网站8oS+i;R}e
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
blJ kP D\k/{108110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。

EDA中国门户网站]7t9P(K_5p7Z
2.7小结:
`@'Y#R!HG"x'g108110堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:
u#Va&E q%Y J108110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。
x ^3S ^ aDl108110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。
w v{#Ko$r108110


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引用 删除 wkongwkong   /   2006-10-10 12:21:43
hao  wenzhang
 

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