80x86系统堆栈的特点

●  堆栈是在内存的堆栈段中，具有“先进后出”的特点；

●  堆栈只有一个出入口，即当前栈顶。当堆栈为空时，栈顶和栈底指向同一内存单元；

●  堆栈有两个基本操作：PUSH和POP。PUSH操作使栈顶向低地址方向移动，而POP操作则刚好相反；

●  堆栈操作只能以字或双字为单位；

●  SS：SP指向栈顶。

 

补充：

堆栈的概念

一堆栈的概念

堆栈(Stack)是一种比较重要的线性数据结构，如果对数据结构知识不是很了解的话，我们可以把它简单的看作一维数组。但是对一维数组进行元素的插入、删除操作时，可以在任何位置进行，而对于栈来说，插入、删除操作是固定在一端进行的，这一端称为栈顶(top)，另一端称为栈底(bottom)，向栈中插入数据的操作称为压入(Push)，从栈中删除数据称为弹出(Pop)。

　

二 堆栈的存储方式

对栈中元素的操作是按后进先出(Last In First Out,简称LIFO)的原则进行的，即最后压入的元素最先弹出。

在栈的操作过程中，有一个永远指向栈顶的栈顶指针，在压入和弹出数据时，栈顶指针向上或向下移动。当栈顶指针为零时(即指向栈底的后面)，栈为空栈。如果压入的数据过多超出了栈的最大空间，则发生栈上溢。

在程序设计中，我们可以使用一维数组实现对栈的操作。假设用一维数组s[1..arrmax]表示栈，则对于非空栈，s[1]为最早压入栈的元素，同时设栈顶指针top，则s[top]为最后压入栈的元素。当top=arrmax时栈满，若此时有数据入栈将产生“数组越界”的错误，极为栈上溢，反之当top=0,意为栈空。

　

三堆栈的存储演示

有些人可能认为，我们要学习的内容是函数的递归调用知识，与堆栈有什么关系。实际上程序在执行的过程中，为了实现函数的嵌套调用都离不开栈。为什么函数在多层嵌套调用以后程序执行不会混乱？为什么函数被调用以后还能返回到原处继续执行？这都是堆栈的功劳。

堆栈溢出原理 

 

堆栈 堆栈是一个在计算机科学中经常使用的抽象数据类型。堆栈中的物体具有一个特性: 

最后一个放入堆栈中的物体总是被最先拿出来， 这个特性通常称为后进先处(LIFO)队列. 堆栈中定义了一些操作.

 两个最重要的是PUSH和POP。 PUSH操作在堆栈的顶部加入一 个元素。POP操作相反， 在堆栈顶部移去一个元素， 并将堆栈的大小减一。 

为什么使用堆栈? 

现代计算机被设计成能够理解人们头脑中的高级语言。 在使用高级语言构造程序时 最重要的技术是过程(procedure)和函数(function)。 从这一点来看， 一个过程调用可 以象跳转(jump)命令那样改变程序的控制流程， 但是与跳转不同的是， 当工作完成时， 函数把控制权返回给调用之后的语句或指令。 这种高级抽象实现起来要靠堆栈的帮助。 堆栈也用于给函数中使用的局部变量动态分配空间， 同样给函数传递参数和函数返 回值也要用到堆栈。 

堆栈区域 

堆栈是一块保存数据的连续内存。 一个名为堆栈指针(SP)的寄存器指向堆栈的顶部。 堆栈的底部在一个固定的地址。 堆栈的大小在运行时由内核动态地调整。 CPU实现指令 PUSH和POP， 向堆栈中添加元素和从中移去元素。 堆栈由逻辑堆栈帧组成。 当调用函数时逻辑堆栈帧被压入栈中， 当函数返回时逻辑 堆栈帧被从栈中弹出。 堆栈帧包括函数的参数， 函数地局部变量， 以及恢复前一个堆栈 帧所需要的数据， 其中包括在函数调用时指令指针(IP)的值。 堆栈既可以向下增长(向内存低地址)也可以向上增长， 这依赖于具体的实现。 在我 们的例子中， 堆栈是向下增长的。 这是很多计算机的实现方式， 包括Intel， Motorola， SPARC和MIPS处理器。 堆栈指针(SP)也是依赖于具体实现的。 它可以指向堆栈的最后地址， 或者指向堆栈之后的下一个空闲可用地址。 在我们的讨论当中， SP指向堆栈的最后地址。 除了堆栈指针(SP指向堆栈顶部的的低地址)之外， 为了使用方便还有指向帧内固定 地址的指针叫做帧指针(FP)。 有些文章把它叫做局部基指针(LB-local base pointer)。 从理论上来说， 局部变量可以用SP加偏移量来引用。 然而， 当有字被压栈和出栈后， 这 些偏移量就变了。 尽管在某些情况下编译器能够跟踪栈中的字操作， 由此可以修正偏移 量， 但是在某些情况下不能。 而且在所有情况下， 要引入可观的管理开销。 而且在有些 机器上， 比如Intel处理器， 由SP加偏移量访问一个变量需要多条指令才能实现。 因此， 许多编译器使用第二个寄存器， FP， 对于局部变量和函数参数都可以引用， 因为它们到FP的距离不会受到PUSH和POP操作的影响。 在Intel CPU中， BP(EBP)用于这 个目的。 在Motorola CPU中， 除了A7(堆栈指针SP)之外的任何地址寄存器都可以做FP。 考虑到我们堆栈的增长方向， 从FP的位置开始计算， 函数参数的偏移量是正值， 而局部 变量的偏移量是负值。 当一个例程被调用时所必须做的第一件事是保存前一个FP(这样当例程退出时就可以 恢复)。 然后它把SP复制到FP， 创建新的FP， 把SP向前移动为局部变量保留空间。 这称为 例程的序幕(prolog)工作。 当例程退出时， 堆栈必须被清除干净， 这称为例程的收尾 (epilog)工作。 Intel的ENTER和LEAVE指令， Motorola的LINK和UNLINK指令， 都可以用于 有效地序幕和收尾工作。

堆栈溢出 

堆栈溢出就是不顾堆栈中分配的局部数据块大小，向该数据块写入了过多的数据，导致数据越界，结果覆盖了老的堆栈数据。 或者解释为 在长字符串中嵌入一段代码，并将过程的返回地址覆盖为这段代码的地址，这样当过程返回时，程序就转而开始执行这段自编的代码了.

 

 

 

堆栈（数据结构内容）

目录

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什么是堆栈

在计算机领域，堆栈是一个不容忽视的概念，但是很多人甚至是计算机专业的人也没有明确堆栈其实是两种。

要点：

堆：顺序随意

：先进后出

堆和栈的区别

一、预备知识—程序的

一个由编译的程序占用的内存分为以下几个部分

1、栈区（stack）— 由自动分配释放 ，存放的参数值，的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于。

3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和的存储是放在一块的，初始化的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一块区域。 - 程序结束后由系统释放。

4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放 。

5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。

二、例子程序

这是一个前辈写的，非常详细

//main.cpp

int a = 0; 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

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。

strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。

堆和栈的理论知识

1.申请方式

stack:

由系统自动分配。 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

heap:

需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数

如p1 = (char *)malloc(10);

在C++中用new运算符

如p2 = (char *)malloc(10);

但是注意p1、p2本身是在栈中的。

2.申请后系统的响应

栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

堆：首先应该知道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.申请大小的限制

栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在 WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。

堆：堆是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。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

4.申请效率的比较

栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.

另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活

5.堆和栈中的存储内容

栈： 在函数调用时，第一个进栈的是主函数中函数调用后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。

当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。

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。

6.存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";

aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；

而bbbbbbbbbbb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。

比如：

#include

void main()

{

char a = 1;

char c[] = "1234567890";

char *p ="1234567890";

a = c[1];

a = p[1];

return;

}

对应的汇编代码

10: a = c[1];

00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]

0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl

11: a = 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

第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，在根据edx读取字符，显然慢了。


7.小结：

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。

堆和栈的区别主要分：

操作系统方面的堆和栈，如上面说的那些，不多说了。

还有就是数据结构方面的堆和栈，这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是（满足堆性质的）优先队列的一种数据结构，第1个元素有最高的优先权；栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。

虽然堆栈，堆栈的说法是连起来叫，但是他们还是有很大区别的，连着叫只是由于历史的原因。  

开放分类：
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参考资料：
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 2.;ID=241
 3.http://blog.chinaunix.com/opera/showart.php?blogid=3615&;id=51468
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