Chinaunix首页 | 论坛 | 博客
  • 博客访问: 18421
  • 博文数量: 12
  • 博客积分: 266
  • 博客等级: 二等列兵
  • 技术积分: 110
  • 用 户 组: 普通用户
  • 注册时间: 2011-04-07 10:14
文章分类

全部博文(12)

文章存档

2012年(4)

2011年(8)

我的朋友

分类: C/C++

2011-04-12 16:08:04

看了一些关于堆与栈的文章,发现讲的其实也都差不多,现在自己也来对此总结一下。
讲到堆与栈,首先得从c/c++程序中经过编译的程序占用的内存来讲起。一个经过编译后的C/C++程序在内存中会用到5个部分:
    1)栈(stack):存放函数的参数,局部变量等。
    2)堆(heap):由程序员自己分配与释放,若程序员不释放,程序结束时可能会被操作系统回收。
    3)静态存储区:存放全局变量和静态局部变量,其中又可以分为:初始化的全局变量和静态局部变量,未初始化的全局变量与静态局部变量。
    4)常理区:存放常量字符串,程序结束时自动释放。
    5)程序代码区:存放函数体的二进制代码。
 
举个例子来说明下以上各个内存区,看下面一段代码:
#include
#include
#include
int a = 0,a1; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
main()
{
   int b; //栈
   char s[] = "abc";// 栈
   char *p2;// 栈
   char *p3 = "123456"; //123456\0在常量区,p3在栈上。
   static int c=0; //全局(静态)初始化区
   static int c1;
   printf("静态存储区存放的有a,a1,c,c1,其地址依次是:\n0x%08x\n0x%08x\n0x%08x\n0x%08x\n",&a,&a1,&c,&c1);
   printf("其中初始化的全局变量和静态局部变量是a和c,其地址依次是:\n0x%08x\n0x%08x\n",&a,&c);
   printf("其中未初始化的全局变量和静态局部变量是a1和c1,其地址依次是:\n0x%08x\n0x%08x\n\n",&a1,&c1);
   printf("栈内存放的有b,s[3],p2,p3,其地址依次是:\n0x%08x\n0x%08x\n0x%08x\n0x%08x\n\n",&b,s,&p2,&p3);
   p1 = (char *)malloc(10);
   p2 = (char *)malloc(20); //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
   printf("堆内存放的是分配得来得10和20字节,其地址依次是:\n0x%08x\n0x%08x\n\n",p1,p2);
 
   printf("常量区存放的是常量字符串,地址是:\n0x%08x\n\n",p3);
   return 0;
其输入结果如下:
静态存储区存放的有a,a1,c,c1,其地址依次是:
0x00427c48
0x00427c3c
0x00427c4c
0x00427c40
其中初始化的全局变量和静态局部变量是a和c,其地址依次是:
0x00427c48
0x00427c4c
其中未初始化的全局变量和静态局部变量是a1和c1,其地址依次是:
0x00427c3c
0x00427c40
栈内存放的有b,s[3],p2,p3,其地址依次是:
0x0012ff7c
0x0012ff78
0x0012ff74
0x0012ff70
堆内存放的是分配得来得10和20字节,其地址依次是:
0x00380fe0
0x00381018
常量区存放的是常量字符串,地址是:
0x004221fc
 
可以看到,在堆区,栈区,静态存储区和常量区,其内存地址有着明显的差异。
那么我们开始讲堆和栈的区别,结合上面的例子,并从六个方面来分别讲述:
1)申请方式
    栈由系统自动分配,而堆则需要程序员自己申请。在C中提供了malloc函数,c++中提供了new操作符。
2)系统响应
    对于栈,只要栈的剩余空间能满足申请的大小,则系统会为程序提供内存,否则栈溢出;
    对于堆,操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时, 会遍历该链表,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。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
3)大小限制。
    栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域,其大小根据不同的编译器会有不同的限制;
    堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域,其大小只受限于计算机中有效的虚拟内存,分配较灵活。
4)申请效率
    栈是由系统分配的,其速度较快,而堆则慢一些。
5)存储内容
    堆内的头部一般用来存放该堆所占用的内存字节大小;
    对于栈,其存放的是主函数(或调用函数)的下一条指令的地址,然后是该函数的参数,最后是函数的局部变量。注意的是,一般的c/c++编译器都是从右往左将参数入栈。
6)存储效率
    栈:char s1[] = "abcdef"; 
    堆:char *s2 = "ABCDEF"; 
abcdef是在运行时刻赋值的; 而ABCDEF是在编译时就确定的; 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。
 
另外,在一个进程开始时,操作系统会为每个进程创建一个“进程堆”,当两个或者多个进程同时运行时,那么会造成多个堆竞争使用CPU,这通常会导致进程和线程的上下文切换,而且这个切换的开销很大,这导致程序执行的速度减慢,我们在写自己的程序时应尽量减少堆的使用。
 
阅读(332) | 评论(0) | 转发(0) |
给主人留下些什么吧!~~