堆(heap)和栈(stack)的区别

编程经常需要操作的内存

在这里插入图片描述

  • 栈区(stzck):由编译器自动分配和释放,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。
  • 堆区(heap):一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时可能由操作系统回收。它与数据机构中的堆是两回事,分配方式类似于链表。
  • 全局区(静态区)(static):全局变量和静态变量的存储是放在一起的,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外一块区域。程序结束后由系统释放。
  • 文字常量区:常量字符串就是放在这里。程序结束后由系统释放。
  • 程序代码区:存放函数体的二进制代码

堆和栈的区别

1申请方式

  • 栈:由系统自动分配。例如在声明函数的一个局部变量int b,系统自动在栈中为b开辟空间。
  • 堆:需要程序员自己申请,并指明大小,在C中用malloc函数;在C++中用new运算符。

2申请后系统的响应

  • 栈:只要栈的剩余空间大于所申请的空间系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。
  • 堆:操作系统有一个记录空间内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆节点,然后将节点从内存空闲节点链表中删除,并将该节点的空间分配给程序。对于大多数操作系统,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,由于找到的对节点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动地将多余的那部分重新放入到链表中。

3申请大小的限制

  • 栈:在Windows下,栈是向低地址拓展的数据结构,是一块连续的内存的区域。站定地址和栈的大小是系统预先规定好的,如果申请的内存空间超过栈的剩余空间,将提示栈溢出
  • 堆:堆是向高地址拓展的内存结构,是不连续的内存区域。是系统用链表存储空闲内存地址的,不连续

4申请效率的比较

  • 栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员无法控制。
  • 堆:由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来方便。
    拓展:在Windows操作系统中,最好的方式使用VirtualAlloc分配内存。不是在堆,不是在栈,而是在内存空间中保留一块内存,虽然用起来不方便,但是速度快,也很灵活。

5堆和栈的存储内容

  • 栈:在函数调用时,第一个进栈的是主函数的中的下一条指令(函数调用的下一个可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数。在C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数的局部变量。静态变量不入栈。
  • 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。
    数据结构方面的堆和栈与上边叙述不同。这里的堆是指优先队列的一种数据结构,第一个元素有最高的优先权;栈实际就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。

总结:
(1)heap是堆,stack是栈;
(2)stack的空间由操作系统自动分配/释放,heap上的空间手动分配/释放;
(3)stack空间有限,heap是很大的自由内存区;
(4)C中的malloc函数分配的内存空间即在堆上,C++中对应的是new操作符。
程序在编译对变量和函数分配内存都在栈上进行,且内存运行过程中函数调用时参数的传递在栈上进行。

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