堆和栈的区别,堆和栈分别存放什么

老刘说科技 2023-12-14
1760 字丨阅读本文需 5 分钟

对于C/C++程序设计的内存管理,一般而言,我们可以简单地把内存分为三个部分:静态区、栈和堆.但是,很多初学没有从本质上正确理解堆和栈之间的区别,经常把堆和栈混为一团,甚至认为堆和栈是同一个概念,这也是他们对C/C++编程中出现的某些错误或者某些结果百思不得其解的一个重要原因。那么什么是栈内存和堆内存?两者有何区别?下面一起来学习下堆和栈的区别及存放内容。

什么是栈内存和堆内存

栈内存

栈内存首先是一片内存区域,存储的都是局部变量,凡是定义在方法中的都是局部变量(方法外的是全局变量),for循环内部定义的也是局部变量,是先加载函数才能进行局部变量的定义,所以方法先进栈,然后再定义变量,变量有自己的作用域,一旦离开作用域,变量就会被释放。栈内存的更新速度很快,因为局部变量的生命周期都很短。

堆内存

存储的是数组和对象(其实数组就是对象),凡是new建立的都是在堆中,堆中存放的都是实体(对象),实体用于封装数据,而且是封装多个(实体的多个属性),如果一个数据消失,这个实体也没有消失,还可以用,所以堆是不会随时释放的,但是栈不一样,栈里存放的都是单个变量,变量被释放了,那就没有了。堆里的实体虽然不会被释放,但是会被当成垃圾,Java有垃圾回收机制不定时地收取。

栈和堆的区别

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。

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。

堆(数据结构):堆可以被看成是一棵树,如:堆排序;

栈(数据结构):一种先进后出的数据结构。

具体区别如下:

申请后系统的响应

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。

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,

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。

申请大小的限制

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。

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。

申请效率的比较:

栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

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.

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。

堆和栈中的存储内容

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。

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。

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。

堆和栈分别存放什么

静态区、栈和堆分别属于计算机内存中三块不同的区域,静态区中的static变量和全局变量由编译器在编译的时候分配(这从示例代码的反汇编代码7和8可以反应出来),它与栈并没有直接的联系,这也是静态区的内容在整个程序的生命周期内一直能够存在根本原因,静态区的字符串常量将其首地址保存在调用函数的堆栈中,调用函数通过这个首地址对该字符串进行操作。

栈保存局部变量(static局部变量除外),对栈内数据的操作和访问是通过ebp指针来进行的。栈上的内容只在函数的范围内存在,当函数运行结束时,栈内存会自动释放,其特点是简单执行效率高,这也是函数不能直接返回指向栈内存内容指针的根本原因;栈内的数据是按内存地址从大到小的顺序进行存放的。

堆是由malloc系列函数或new操作符分配到的内存,其首地址通过EAX寄存器保存在操作该堆内存的函数的栈中,调用函数通过该首地址对堆内存进行操作,其过程比较复杂;栈内存必须通过free或delete函数进行释放,否则,其数据在整个程序的运行过程中一直有效;堆中的数据是按内存地址从小到大的顺序进行存放的。

文章来源: 网络整编

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:老刘说科技
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...