堆和栈的区别

《堆和栈的区别》由会员分享，可在线阅读，更多相关《堆和栈的区别（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、堆和栈的区别堆：堆： 是大家共有的空间，分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程初始化的时候分配，运行过程中也可以向系统要额外的堆，但是记得用完了要还给操作系统，要不然就是内存泄漏。栈：栈：是个线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化，每个线程的栈互相独立，因此，栈是 thread safe 的。每个 对象的数据成员也存在在栈中，每个函数都有自己的栈，栈被用来在函数之间传递参数。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈，就是切换 寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配和释放。一、预备知识程序的内存分配 一个由

2、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，呵 呵。 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

3、体的二进制代码。二、例子程序 这是一个前辈写的，非常详细/main.cppint a=0; /全局初始化区char *p1; /全局未初始化区main()intb;栈char s=“abc“; /栈char *p2; /栈char *p3=“123456“; /123456 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 放在常量区，编译器可能会将它与 p3 所向

4、“123456“优化成一个地方。 二、堆和栈的理论知识 2.1 申请方式stack: 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 heap: 需要程序员自己申请，并指明大小，在 c 中 malloc 函数 如 p1=(char*)malloc(10); 在 C+中用 new 运算符 如 p2=(char*)malloc(10); 但是注意 p1、p2 本身是在栈中的。2.2 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

5、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。 2.3 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

6、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。2.4 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 Virtual Alloc 分配

7、内存，他不是在堆， 也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一块内存，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 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。堆中的具体内容由程序员安 排。 2.6 存取效率的比较

8、char s1=“aaaaaaaaaaaaaaa“; char *s2=“bbbbbbbbbbbbbbbbb“; aaaaaaaaaaa 是在运行时刻赋值的； 而 bbbbbbbbbbb 是在编译时就确定的； 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。 比如：#include void main() char a=1; char c=“1234567890“; char *p=“1234567890“; a = c1; a = p1; return; 对应的汇编代码 10:a=c1; 004010678A4DF1movcl,byteptrebp-0Fh 0040106

9、A884DFCmovbyteptrebp-4,cl 11:a=p1; 0040106D8B55ECmovedx,dwordptrebp-14h 004010708A4201moval,byteptredx+1 004010738845FCmovbyteptrebp-4,al 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。2.7 小结： 堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出： 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

10、，他的 好处是快捷，但是自由度小。 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。1 堆和栈的区别 转自goingup 的专栏在 bbs 上，堆与栈的区分问题，似乎是一个永恒的话题，由此可见，初学者对 此往往是混淆不清的，所以我决定拿他第一个开刀。首先，我们举一个例子：void f() int* p=new int5; 这条短短的一句话就包含了堆与栈，看到 new，我们首先就应该想到， 我们分配了一块堆内存，那么指针 p 呢？他分配的是一块栈内存，所以这句话 的意思就是：在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针 p。在程序会先确 定在堆中分配内存的大小，

11、然后调用 operator new 分配内存，然后返回这块内 存的首地址，放入栈中，他在 VC6 下的汇编代码如下：00401028 push 14h0040102A call operator new (00401060)0040102F add esp,400401032 mov dword ptr ebp-8,eax00401035 mov eax,dword ptr ebp-800401038 mov dword ptr ebp-4,eax这里，我们为了简单并没有释放内存，那么该怎么去释放呢？是 delete p 么？澳，错了，应该是 delete p，这是为了告诉编译器：我删除的是一

12、个 数组，VC6 就会根据相应的 Cookie 信息去进行释放内存的工作。好了，我们回到我们的主题：堆和栈究竟有什么区别？ 主要的区别由以下几点：1、管理方式不同；2、空间大小不同；3、能否产生碎片不同；4、生长方向不同；5、分配方式不同；6、分配效率不同；管理方式：对于栈来讲，是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对 于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生 memory leak。空间大小：一般来讲在 32 位系统下，堆内存可以达到 4G 的空间，从这 个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定 的空间大小的，例如，在 VC6 下面，默认的栈空间大小是 1M（好像

13、是，记不清 楚了）。当然，我们可以修改： 打开工程，依次操作菜单如下：Project-Setting-Link，在 Category 中选中 Output，然后在 Reserve 中设定堆栈的最大值和 commit。 注意：reserve 最小值为 4Byte；commit 是保留在虚拟内存的页文件里面，它 设置的较大会使栈开辟较大的值，可能增加内存的开销和启动时间。碎片问题：对于堆来讲，频繁的 new/delete 势必会造成内存空间的不连 续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问 题，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能 有一个内存块

14、从栈中间弹出，在他弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被 弹出，详细的可以参考数据结构，这里我们就不再一一讨论了。生长方向：对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加 的方向；对于栈来讲，它的生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增 长。分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有 2 种分配方式： 静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态 分配由 alloca 函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配 是由编译器进行释放，无需我们手工实现。分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支 持：分配专门的寄存器存放栈

15、的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决 定了栈的效率比较高。堆则是 C/C+函数库提供的，它的机制是很复杂的，例 如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结 构/操作系统）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。从这里我们可以看到，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

16、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。虽然栈有如此众多的好处，但是由于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（除非你是故意使其越界）， 因为越界的结果要么是程序崩溃，要么是摧毁程序的堆、栈结构，产生以想不 到的结果,就算是在你的程序运行过程中，没有发生上面的问题，你还是要小心， 说不定什么时候就崩掉，那时候 debug 可是相当困难的：）对了，还有一件事，如果有人把堆栈合起来说，那它的意思是栈，可不 是堆