数据结构/内存分配中的堆和栈

数据结构中的堆和栈



后进先出。


堆是一种经过排序的树形数据结构,每个结点都有一个值。通常我们所说的堆的数据结构,是指二叉堆。堆的特点是根结点的值最小(或最大),且根结点的两个子树也是一个堆。由于堆的这个特性,常用来实现优先队列,堆的存取是随意,直接取出我们想要的结点。

内存分配中的栈和堆

  
内存中的栈区处于相对较高的地址以地址的增长方向为上的话,栈地址是向下增长的。栈中分配局部变量空间,堆区是向上增长的用于分配程序员申请的内存空间。另外还有静态区是分配静态变量,全局变量空间的;只读区是分配常量和程序代码空间的;以及其他一些分区。
 

0.申请方式和回收方式不同

栈是系统自动分配空间的。而堆则是程序员根据需要自己申请的空间。由于栈上的空间是自动分配自动回收的,所以栈上的数据的生存周期只是在函数的运行过程中,运行后就释放掉,不可以再访问。而堆上的数据只要程序员不释放空间,就一直可以访问到,不过缺点是一旦忘记释放会造成内存泄露。


1.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,当系统收到程序的申请时,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。若找到的堆结点的大小>申请的大小,系统会自动将多余的那部分重新放入空闲链表中。 


2.申请效率的比较

栈由系统自动分配,速度较快。
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。


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。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,如果申请的空间超过栈的剩余空间时,overflow。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。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。堆获得的空间比较灵活,也比较大。


4.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函数调用后的下一条指令(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。  
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。堆中的具体内容程序员安排。



5.存取效率的比较char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";  

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";  
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;放在栈中。  
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;放在堆中。  
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。  

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