標籤:內存分配

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(稱為棧頂(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)。

1對比

棧(操作系統):由編譯器自動分配釋放 ,存放函數的參數值,局部變數的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧
棧使用的是一級緩存, 他們通常都是被調用時處於存儲空間中,調用完畢立即釋放
堆(操作系統): 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,分配方式倒是類似於鏈表。
堆則是存放在二級緩存中,生命周期由虛擬機的垃圾回收演算法來決定(並不是一旦成為孤兒對象就能被回收)。所以調用這些對象的速度要相對來得低一些
堆(數據結構):堆可以被看成是一棵樹,如:堆排序
棧(數據結構):一種後進先出的的數據結構

2區別

C/C++
一個由C/C++編譯的程序佔用的內存分為以下幾個部分
1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函數的參數名,局部變數的名等。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)—全局變數和靜態變數的存儲是放在一塊的,初始化的全局變數和靜態變數在一塊區域, 未初始化的全局變數和未初始化的靜態變數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—常量字元串就是放在這裡的,程序結束後由系統釋放 。
5、程序代碼區— 存放函數體的二進位代碼。
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數int b; 系統自動在棧中為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。
申請限制
棧:在Windows下,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閑內存地址的,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。
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后的下一條指令(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數。注意靜態變數是不入棧的。
當本次函數調用結束后,局部變數先出棧,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位元組存放堆的大小。堆中的具體內容由程序員安排。
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里吃飯,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肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。

3主要分別

操作系統方面的堆和棧,如上面說的那些。
還有就是數據結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這裡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,連著叫只是由於歷史的原因。
堆與棧的分佈

  堆與棧的分佈

4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
形象來說,棧就是一條流水線,而流水線中加工的就是方法的主要程序,在分配棧時,由於程序是自上而下順序執行,就將程序指令一條一條壓入棧中,就像流水線一樣。而堆上站著的就是工作人員,他們加工流水線中的商品,由程序員分配:何時加工,如何加工。而我們通常使用new運算符為對象在堆上分配內存(C#),堆上尋找對象的任務交給句柄,而棧中由棧指針管理

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