什么是堆栈,以及堆栈的区别

首先,讨论的堆和栈指的是内存中的“堆区”和“栈区”,OC语言是C语言的超集,所以先了解C语言的内存模型的内存管理会有很大的帮助。C语言的内存模型分为5个区:栈区、堆区、静态区、常量区、代码区。每个区存储的内容如下:

1、栈区:存放函数的参数值、局部变量等,由编译器自动分配和释放,通常在函数执行完后就释放了,其操作方式类似于数据结构中的栈。栈内存分配运算内置于CPU的指令集,效率很高,但是分配的内存量有限,比如iOS中栈区的大小是2M。

2、堆区:就是通过new、malloc、realloc分配的内存块,编译器不会负责它们的释放工作,需要用程序区释放。分配方式类似于数据结构中的链表。在iOS开发中所说的“内存泄漏”说的就是堆区的内存。

3、静态区:全局变量和静态变量(在iOS中就是用static修饰的局部变量或者是全局全局变量)的存储是放在一块的,初始化的全局变量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、常量区:常量存储在这里,不允许修改。

5、代码区:存放函数体的二进制代码。

堆和栈概念

在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念,堆栈是两种数据结构。堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构,只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除。在单片机应用中,堆栈是个特殊的存储区,主要功能是暂时存放数据和地址,通常用来保护断点和现场。

堆和栈的要点

堆,队列优先,先进先出原则(FIFO—firstinfirstout)。
栈,先进后出(FILO—First-In/Last-Out)。
一般情况下,如果有人把堆栈合起来说,那它的意思是栈,可不是堆。


什么是堆栈,以及堆栈的区别_第1张图片
image
堆和栈的区别对比

1、堆栈空间分配

栈(操作系统):由操作系统自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

堆(操作系统):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,分配方式倒是类似于链表

2、堆栈缓存方式

栈使用的是一级缓存,他们通常都是被调用时处于存储空间中,调用完毕立即释放。

堆则是存放在二级缓存中,生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定(并不是一旦成为孤儿对象就能被回收)。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。

3、堆栈数据结构区别
堆(数据结构):堆可以被看成是一棵树,如:堆排序。
栈(数据结构):一种先进后出的数据结构。


什么是堆栈,以及堆栈的区别_第2张图片
image
堆和栈的联系

主函数先进栈,在栈中定义一个变量arr,接下来为arr赋值,但是右边不是一个具体值,是一个实体。实体创建在堆里,在堆里首先通过new关键字开辟一个空间,内存在存储数据的时候都是通过地址来体现的,地址是一块连续的二进制,然后给这个实体分配一个内存地址。数组都是有一个索引,数组这个实体在堆内存中产生之后每一个空间都会进行默认的初始化(这是堆内存的特点,未初始化的数据是不能用的,但在堆里是可以用的,因为初始化过了,但是在栈里没有),不同的类型初始化的值不一样。所以堆和栈里就创建了变量和实体:


什么是堆栈,以及堆栈的区别_第3张图片
image

给堆分配了一个地址,把堆的地址赋给arr,arr就通过地址指向了数组。所以arr想操纵数组时,就通过地址,而不是直接把实体都赋给它。这种我们不再叫他基本数据类型,而叫引用数据类型。称为arr引用了堆内存当中的实体。

如果当int[]arr=null;

arr不做任何指向,null的作用就是取消引用数据类型的指向。

当一个实体,没有引用数据类型指向的时候,它在堆内存中不会被释放,而被当做一个垃圾,在不定时的时间内自动回收,因为Java有一个自动回收机制,(而c++没有,需要程序员手动回收,如果不回收就越堆越多,直到撑满内存溢出,所以Java在内存管理上优于c++)。自动回收机制(程序)自动监测堆里是否有垃圾,如果有,就会自动的做垃圾回收的动作,但是什么时候收不一定。

所以堆与栈的区别很明显:

1.栈内存存储的是局部变量而堆内存存储的是实体;
2.栈内存的更新速度要快于堆内存,因为局部变量的生命周期很短;
3.栈内存存放的变量生命周期一旦结束就会被释放,而堆内存存放的实体会被垃圾回收机制不定时的回收。

堆与栈的主要区别

1、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memoryleak。
  2、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,例如,在VC6下面,默认的栈空间大小是1M(好像是,记不清楚了)。当然,我们可以修改:

3、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。

5、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。

6、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。

7、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,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)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iOS角度分析堆栈的区别

堆和栈的区别:

1、堆空间的内存是动态分配的,一般存放对象,并且需要手动释放内存。当然,iOS引入了ARC(自动引用计数管理技术)之后,程序员就不需要用代码管理对象的内存了,之前MRC(手动管理内存)的时候,程序员需要手动release对象。另外,ARC只是一种中间层的技术,虽然在ARC模式下,程序员不需要像之前那么麻烦管理内存,但是需要遵循ARC技术的规范操作,比如使用属性限定符weak、strong、assigen等。因此,如果程序员没有按ARC的规则并合理的使用这些属性限定符的话,同样是会造成内存泄漏的。

2、栈空间的内存是由系统自动分配,一般存放局部变量,比如对象的地址等值,不需要程序员对这块内存进行管理,比如,函数中的局部变量的作用范围(生命周期)就是在调完这个函数之后就结束了。这些在系统层面都已经限定住了,程序员只需要在这种约束下进行程序编程就好,根本就没有把这块内存的管理权给到程序员,肯定也就不存在让程序员管理一说。

从申请的大小方面讲:
栈空间比较小;
堆空间比较大。

从数据存储方面来说:
栈空间中一般存储基本数据类型,对象的地址;
堆空间一般存放对象本身,block的copy等。

你可能感兴趣的:(什么是堆栈,以及堆栈的区别)