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堆和栈的区别
时间:2018-08-09作者:华清远见

对于编程初学者来说会接触到一些难以理解的名称,比如堆(heap)、栈(stack)、堆栈(stack)等。初学开发过程中往往让人混淆不清。今天我们来谈谈堆和栈的具体区别,来帮助初学者理清思路。

堆和栈的区别一直都是永恒的话题,为此我也查了很多的资料,以防自己的理解错误,而给他人造成理解偏差。

先从简单的一个例子引出堆和栈:

void function(){

int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));

}

这是C语言开发学习过程中,必不可免要学习的知识,动态分配一块空间,空间在堆区大小是40字节(32位系统中)。而定义的指针变量p是局部变量(在栈区中 占用4字节空间),用来存放刚刚前面动态分配的空间的首地址。可以看出,在这一句代码中同时包含了栈和堆,如图1所示。 

图1堆和栈

我们从以下几个方面比较一下堆和栈:

(1)存储内容不同

栈:在函数调用时,栈中存放的是函数中(底下是函数调用后的下一条指令)各个参数(局部变量)。

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。

(2)管理方式上不同

栈:由系统自动分配空间,同时系统自动释放空间。 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,当对应的生存周期结束后栈空间自动释放。

堆:需要程序员手动申请并且手动释放,并指明大小,在C语言中malloc函数申请,释放free函数,在C++中 new和delete实现。

(3)空间大小不同

栈:获取空间较小。在Windows下,一般大小是1M或2M,当剩余栈空间不足时,分配失败overflow。

堆:获得空间根据系统的有效虚拟内存有关,比较灵活,比较大。

(4)能否产生碎片不同

栈:不会产生碎片,空间连续。

堆:采用的是链表的存储方式,会产生碎片。

(5)生长方向不同

栈: 向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。

堆: 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。

(6)分配方式不同

栈:有2种分配方式:静态分配和动态分配,静态由编译器完成,例如局部变量;动态由alloca函数实现,并且编译器会进行释放。

堆: 都是动态分配的,没有静态分配的堆。

(7)分配效率不同

栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

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。

以上是栈和堆几个方面的不同,希望通过上面的资料可以帮助初学者分清堆和栈。


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