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堆和棧_stm32 walkdream.com

 panhaosun 2011-03-21

堆和棧的區(qū)別
棧(stack)堆(heap)
棧是存放函數(shù)返回地址、參數(shù)、局部變量的。   
堆是程序可以自由操作的內(nèi)存,使用時(shí)先申請(qǐng),用完之后釋放,如何使用完全由程序代碼控制。


棧在匯編代碼中表示成PUSH   POP,用的是ESS段,SP寄存器   
而堆不是,是在內(nèi)存中讀寫(xiě),EDS段,


C++包括兩種被應(yīng)用程序管理的內(nèi)存區(qū)域:一種稱為棧(stack),另一種稱為堆(heap)。   
stack是函數(shù)被調(diào)用時(shí)自動(dòng)分配的一塊內(nèi)存區(qū)域,它主要用于保留函數(shù)內(nèi)使用的變量及函數(shù)調(diào)用位置處下一條代碼的地址。   
stack是后進(jìn)先出,一個(gè)可變的指針指向stack的頂部。   
本質(zhì)上,當(dāng)一個(gè)函數(shù)被程序調(diào)用時(shí),當(dāng)前的執(zhí)行地址被放入stack,如果有參數(shù)傳遞到函數(shù)內(nèi),這些參數(shù)也被壓入stack,如果函

數(shù)內(nèi)有變量,它們也被壓入stack,如果函數(shù)執(zhí)行時(shí)調(diào)用另一個(gè)函數(shù),重復(fù)上面的過(guò)程。   
當(dāng)從函數(shù)返回時(shí),stack指針指向存放先前執(zhí)行地址的位置,也就是說(shuō),stack空間內(nèi)分配的元素已被刪除。這就是為什么函數(shù)

內(nèi)的變量此時(shí)無(wú)效,因?yàn)樗鼈円呀?jīng)被推出了stack,另外要注意的是,聲明一個(gè)靜態(tài)變量,它沒(méi)有進(jìn)入stack中。   
另一種由應(yīng)用程序管理的內(nèi)存區(qū)域是堆(heap),heap是儲(chǔ)存應(yīng)用程序的內(nèi)存分配需求,并且分離于程序代碼和stack,heap中分配

的對(duì)象的總的空間受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。   
C程序通常使用malloc和free分配和回收heap內(nèi)存,在C++中,使用new和delete.


**********************The Fuck Cutline***************************************************
堆(heap section)
     堆節(jié),咱學(xué)過(guò)C語(yǔ)言就知道,堆是存放動(dòng)態(tài)分配的變量,比如malloc函數(shù)分配的內(nèi)存,就是在堆上分配的,需要手動(dòng)釋放

,否則就會(huì)內(nèi)存泄露。堆的增長(zhǎng)方向,是從內(nèi)存的低址向高址增長(zhǎng),這個(gè)很重要

棧(stack section)
     棧節(jié),保存函數(shù)的型參和函數(shù)的局部變量。棧的增長(zhǎng)方向,是從內(nèi)存高址向內(nèi)存低址增長(zhǎng),與堆的增長(zhǎng)方向相反
***********************The Fuck Cutline****************************************************

函數(shù)里的變量一般是stack,用new和malloc分配的是heap   
stack是有大小限制的,heap的大小與系統(tǒng)虛擬內(nèi)存差不多   
stack運(yùn)算比heap快   
stack由編譯器來(lái)管理,heap由程序員new,   malloc,   delete,   free  

簡(jiǎn)單地說(shuō),堆就是由你自己管理的,而棧是由系統(tǒng)管理的效率方面

1、內(nèi)存分配方面:

    堆:一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收 。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事,分配方

式是類似于鏈表??赡苡玫降年P(guān)鍵字如下:new、malloc、delete、free等等。

    棧:由編譯器(Compiler)自動(dòng)分配釋放,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。

2、申請(qǐng)方式方面:

    堆:需要程序員自己申請(qǐng),并指明大小。在c中malloc函數(shù)如p1 (char *)malloc(10);在C++中用new運(yùn)算符,但是注意

p1、p2本身是在棧中的。因?yàn)樗麄冞€是可以認(rèn)為是局部變量。

    棧:由系統(tǒng)自動(dòng)分配。 例如,聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量 int b;系統(tǒng)自動(dòng)在棧中為b開(kāi)辟空間。

3、系統(tǒng)響應(yīng)方面:

    堆:操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí),會(huì)遍歷該鏈表,尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空

間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序,另外,對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng),會(huì)在這塊內(nèi)存空

間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣代碼中的delete語(yǔ)句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不

一定正好等于申請(qǐng)的大小,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

    棧:只要棧的剩余空間大于所申請(qǐng)空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存,否則將報(bào)異常提示棧溢出。

4、大小限制方面:

    堆:是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來(lái)存儲(chǔ)的空閑內(nèi)存地址的,自然是不連續(xù)

的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見(jiàn),堆獲得的空間比較靈

活,也比較大。

    棧:在Windows下, 棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅5淖畲笕萘?br>
是系統(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的,在WINDOWS下,棧的大小是固定的(是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)),如果申請(qǐng)的空間超過(guò)棧的剩余空間時(shí)

,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。

5、效率方面:

    堆:是由new分配的內(nèi)存,一般速度比較慢,而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過(guò)用起來(lái)最方便,另外,在WINDOWS下,最好的方

式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存,他不是在堆,也不是在棧是直接在進(jìn)程的地址空間中保留一快內(nèi)存,雖然用起來(lái)最不方便。但

是速度快,也最靈活。

    棧:由系統(tǒng)自動(dòng)分配,速度較快。但程序員是無(wú)法控制的。

6、存放內(nèi)容方面:

    堆:一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排。

    棧:在函數(shù)調(diào)用時(shí)第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令(函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句的下一條可執(zhí)行語(yǔ)句)的地址然后是函數(shù)的各

個(gè)參數(shù),在大多數(shù)的C編譯器中,參數(shù)是由右往左入棧,然后是函數(shù)中的局部變量。 注意: 靜態(tài)變量是不入棧的。當(dāng)本次函數(shù)

調(diào)用結(jié)束后,局部變量先出棧,然后是參數(shù),最后棧頂指針指向最開(kāi)始存的地址,也就是主函數(shù)中的下一條指令,程序由該點(diǎn)

繼續(xù)運(yùn)行。

7、存取效率方面:

    堆:char *s1 "Hellow Word";是在編譯時(shí)就確定的;

    棧:char s1[] "Hellow Word"; 是在運(yùn)行時(shí)賦值的;用數(shù)組比用指針?biāo)俣纫煲恍?,因?yàn)橹羔樤诘讓訁R編中需要用edx

寄存器中轉(zhuǎn)一下,而數(shù)組在棧上直接讀取 
 

 

  堆和棧的區(qū)別(轉(zhuǎn)過(guò)無(wú)數(shù)次的文章) 收藏 
 一、預(yù)備知識(shí)—程序的內(nèi)存分配  
  一個(gè)由C/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分  
  1、棧區(qū)(stack)—   由編譯器自動(dòng)分配釋放   ,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量的值等。其  
  操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。  
  2、堆區(qū)(heap)   —   一般由程序員分配釋放,   若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由OS回  
  收   。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事,分配方式倒是類似于鏈表,呵呵。  
  3、全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static)—,全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的,初始化的  
  全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域,   未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另  
  一塊區(qū)域。     程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。  
  4、文字常量區(qū)   —常量字符串就是放在這里的。   程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放  
  5、程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。  
   
   
  二、例子程序    
  這是一個(gè)前輩寫(xiě)的,非常詳細(xì)    
  //main.cpp    
  int       0;   全局初始化區(qū)    
  char   *p1;   全局未初始化區(qū)    
  main()    
     
  int   b;   棧    
  char   s[]     "abc";   棧    
  char   *p2;   棧    
  char   *p3     "123456";   123456\0在常量區(qū),p3在棧上。    
  static   int     =0;   全局(靜態(tài))初始化區(qū)    
  p1     (char   *)malloc(10);    
  p2     (char   *)malloc(20);    
  分配得來(lái)得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。    
  strcpy(p1,   "123456");   123456\0放在常量區(qū),編譯器可能會(huì)將它與p3所指向的"123456"  
  優(yōu)化成一個(gè)地方。    
     
   
   
  二、堆和棧的理論知識(shí)    
  2.1申請(qǐng)方式    
  stack:    
  由系統(tǒng)自動(dòng)分配。   例如,聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量   int   b;   系統(tǒng)自動(dòng)在棧中為b開(kāi)辟空  
  間    
  heap:    
  需要程序員自己申請(qǐng),并指明大小,在c中malloc函數(shù)    
  如p1     (char   *)malloc(10);    
  在C++中用new運(yùn)算符    
  如p2     new   char[10];    
  但是注意p1、p2本身是在棧中的。    
   
   
  2.2    
  申請(qǐng)后系統(tǒng)的響應(yīng)    
  棧:只要棧的剩余空間大于所申請(qǐng)空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存,否則將報(bào)異常提示棧溢  
  出。    
  堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí),  
  會(huì)遍歷該鏈表,尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表  
  中刪除,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序,另外,對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng),會(huì)在這塊內(nèi)存空間中的  
  首地址處記錄本次分配的大小,這樣,代碼中的delete語(yǔ)句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。  
  另外,由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請(qǐng)的大小,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部  
  分重新放入空閑鏈表中。    
   
  2.3申請(qǐng)大小的限制    
  棧:在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意  
  思是棧頂?shù)牡刂泛蜅5淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的,在WINDOWS下,棧的大小是2M(也有  
  的說(shuō)是1M,總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)),如果申請(qǐng)的空間超過(guò)棧的剩余空間時(shí),將  
  提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。    
  堆:堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來(lái)存儲(chǔ)  
  的空閑內(nèi)存地址的,自然是不連續(xù)的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小  
  受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見(jiàn),堆獲得的空間比較靈活,也比較大。    
   
   
   
  2.4申請(qǐng)效率的比較:    
  棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配,速度較快。但程序員是無(wú)法控制的。    
  堆是由new分配的內(nèi)存,一般速度比較慢,而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過(guò)用起來(lái)最方便.    
  另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存,他不是在堆,也不是在棧是  
  直接在進(jìn)程的地址空間中保留一塊內(nèi)存,雖然用起來(lái)最不方便。但是速度快,也最靈活。  
     
   
  2.5堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容    
  棧:   在函數(shù)調(diào)用時(shí),第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令(函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句的下一條可  
  執(zhí)行語(yǔ)句)的地址,然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù),在大多數(shù)的C編譯器中,參數(shù)是由右往左入棧  
  的,然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。    
  當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后,局部變量先出棧,然后是參數(shù),最后棧頂指針指向最開(kāi)始存的地  
  址,也就是主函數(shù)中的下一條指令,程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。    
  堆:一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容由程序員安排。    
   
  2.6存取效率的比較    
   
  char   s1[]     "aaaaaaaaaaaaaaa";    
  char   *s2     "bbbbbbbbbbbbbbbbb";    
  aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時(shí)刻賦值的;    
  而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)就確定的;    
  但是,在以后的存取中,在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?例如堆)快。    
  比如:    
  #include    
  void   main()    
     
  char       1;    
  char   c[]     "1234567890";    
  char   *p   ="1234567890";    
      c[1];    
      p[1];    
  return;    
     
  對(duì)應(yīng)的匯編代碼    
  10:       c[1];    
  00401067   8A   4D   F1   mov   cl,byte   ptr   [ebp-0Fh]    
  0040106A   88   4D   FC   mov   byte   ptr   [ebp-4],cl    
  11:       p[1];    
  0040106D   8B   55   EC   mov   edx,dword   ptr   [ebp-14h]    
  00401070   8A   42   01   mov   al,byte   ptr   [edx+1]    
  00401073   88   45   FC   mov   byte   ptr   [ebp-4],al    
  第一種在讀取時(shí)直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指針值讀到  
  edx中,再根據(jù)edx讀取字符,顯然慢了。    
   
   
  2.7小結(jié):    
  堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來(lái)看出:    
  使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯,只管點(diǎn)菜(發(fā)出申請(qǐng))、付錢、和吃(使用),吃飽了就  
  走,不必理會(huì)切菜、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自  
  由度小。    
  使用堆就象是自己動(dòng)手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由  
  度大。   (經(jīng)典!)

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