首先,我们举一个例子:
void f() { int* p=new int[5]; }
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,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。
堆和栈的区别有以下几点:
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。
当然,我们可以修改:
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。
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,库函数会按照一定的算法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,呵呵,清楚了?
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,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。
再举个列子
inti;
intnum[10];
for(i=1;i<=10;i++)
num = 0;
printf("loop end.");
判断:程序的运行结果可以输出"loop end."吗?为什么?
不能输出,因为局部变量的分配方式采用的是栈方式。
当num中i=10时,实际上num[10]和i的地址相同,对num[10]赋于0时,也使得i等于了0;
所以这个for循环是和死循环。
我理解的就是在内存中就是这个样子的:
num[0]
num[1]
num[2]
num[3]
num[4]
num[5]
num[6]
num[7]
num[8]
num[9]
i
当访问到num[10]的时候数组已经越界,就访问到i了。
不知道这样描述可清楚? |