程序的内存分配之堆和栈的区别

堆栈概述

在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念,堆栈是两种数据结构。堆栈都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。在单片机应用中,堆栈是个特殊的存储区,主要功能是暂时存放数据和地址,通常用来保护断点和现场。要点:堆,队列优先,后进先出(例如:乘车排队,先来的排在前面先上车,后来的就要排的后面后上车)。栈,先进后出(First-In/Last-Out)(例如:超市排队结账,大一点的超市收银台都是一段狭长的过道,本来下一个是你了,突然这个收银台说不结了,OK,栈形成了,排在前面的要后出去了)。

一、程序的内存分配1、一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分1)、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。

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。

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。

2、变量的存储方式

首先,定义静态变量时如果没有初始化编译器会自动初始化为0.。接下来,如果是使用常量表达式初始化了变量,则编译器仅根据文件内容(包括被包含的头文件)就可以计算表达式,编译器将执行常量表达式初始化。必要时,编译器将执行简单计算。如果没有足够的信息,变量将被动态初始化。请看一下代码:

one_file_1=one_file_2;//静态变量内部链接性零初始化int main(){count_2;;}

所有的静态持续变量都有下述初始化特征:未被初始化的静态变量的所有位都被设为0。这种变量被称为零初始化。以上代码说明关键字static的两种用法,但含义有些不同:用于局部声明,以指出变量是无链接性的静态变量时,static表示的是存储持续性;而用于代码块外声明时,static表示内部链接性,而变量已经是静态持续性了。有人称之为关键字重载,即关键字的含义取决于上下文。

二、C/C++堆和栈的区别1.管理方式不同

栈,由编译器自动管理,无需程序员手工控制;堆:产生和释放由程序员控制。

2. 空间大小不同

栈的空间有限;堆内存可以达到4G,。

3. 能否产生碎片不同

栈不会产生碎片,因为栈是种先进后出的队列。堆则容易产生碎片,多次的new/delete 会造成内存的不连续,从而造成大量的碎片。

4. 生长方向不同

堆的生长方式是向上的,栈是向下的。

5. 分配方式不同

堆是动态分配的。栈可以是静态分配和动态分配两种,但是栈的动态分配由编译器释放。

6. 缓存级别不同:

  1)、栈使用的是一级缓存, 他们通常都是被调用时处于存储空间中,调用完毕立即释放;   2)、堆是存放在二级缓存中,生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定(并不是一旦成为孤儿对象就能被回收)。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。

7. 分配效率不同

栈是机器系统提供的数据结构,计算机底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令。堆则是由C/C++函数库提供,库函数会按照一定的算法在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到足够大小的内存,然后进行返回。显然,堆的效率比栈要低得多。 堆和栈相比,由于大量new/delete的使用,容易造成大量的内存碎片;由于没有专门的系统支持,效率很低;由于可能引发用户态和核心态的切换,内存的申请,代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的,就算是函数的调用也利用栈去完成,函数调用过程中的参数,返回地址,EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以,我们推荐大家 尽量用栈,而不是用堆。 栈和堆相比不是那么灵活,有时候分配大量的内存空间,还是用堆好一些。 无论是堆还是栈,都要防止越界现象的发生。

例子程序//main.cpp int a = 0; 全局初始化区char *p1; 全局未初始化区main(){int b; 栈char s[] = “abc”; 栈char *p2; 栈char *p3 = “123456”; 123456/0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”); 123456/0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。} 三、java堆和栈的区别1. 栈(stack)与堆(heap)都是Java用来在Ram中存放数据的地方。

与C++不同,Java自动管理栈和堆,程序员不能直接地设置栈或堆。

2. 栈的优势是,存取速度比堆要快,仅次于直接位于CPU中的寄存器。

但缺点是,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。另外,栈数据在多个线程或者多个栈之间是不可以共享的,但是在栈内部多个值相等的变量是可以指向一个地址的,详见第3点。堆的优势是可以动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是,由于要在运行时动态分配内存,存取速度较慢。

3.Java中的数据类型有两种。

一种是基本类型(primitivetypes), 共有8种,即int,short, long, byte, float, double, boolean, char(注意,并没有string的基本类型)。这种类型的定义是通过诸如int a= 3; long b = 255L;的形式来定义的,称为自动变量。值得注意的是,自动变量存的是字面值,不是类的实例,即不是类的引用,这里并没有类的存在。如int a= 3; 这里的a是一个指向int类型的引用,指向3这个字面值。这些字面值的数据,由于大小可知,生存期可知(这些字面值固定定义在某个程序块里面,程序块退出后,字段值就消失了),出于追求速度的原因,就存在于栈中。 另外,栈有一个很重要的特殊性,就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义:

int a=3;int b=3;不会因为别人显赫的成功而促使自己有卓越的进步。

程序的内存分配之堆和栈的区别

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