关于内存中栈和堆的区别

 

关于内存中栈和堆的区别[转]

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Posted on 2007-01-24 19:48 ColdDog 阅读(1374) 评论(8)   编辑 收藏 所属分类: windows编程

1、内存分配方面：

    堆：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，分配方式是类似于链表。可能用到的关键字如下：new、malloc、delete、free等等。

    栈：由编译器(Compiler)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。

2、申请方式方面：

    堆：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，但是注意p1、p2本身是在栈中的。因为他们还是可以认为是局部变量。

    栈：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。

3、系统响应方面：

    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。

    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。

4、大小限制方面：

    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。

    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，栈的大小是固定的（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。

5、效率方面：

    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。

    栈：由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

6、存放内容方面：

    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。

    栈：在函数调用时第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（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，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。

7、存取效率方面：

    堆：char *s1 = "Hellow Word"；是在编译时就确定的；

    栈：char s1[] = "Hellow Word"； 是在运行时赋值的；用数组比用指针速度要快一些，因为指针在底层汇编中需要用edx寄存器中转一下，而数组在栈上直接读取。

 =========转载第二篇文章================= 堆和栈的区别 一、预备知识?程序的内存分配 一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分 1、栈区（stack）? 由编译器自动分配释放 ，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。 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链表，呵呵。 3、全局区（静态区）（static）?，全局变量和静态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。 - 程序结束后有系统释放  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。  }   二、堆和栈的理论知识  2.1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。  2.2  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。  2.3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。  2.4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。  2.5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。  2.6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。  2.7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。

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#1楼 [楼主]   回复  引用  查看    

2007-01-25 08:51 by ColdDog       

总结以下几点： 1、静态变量不入栈。 2、栈由编译器自动分配和释放。栈中存放局部变量和参数，函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数。 3、数组比用指针速度要快一些，因为指针在底层汇编中需要用edx寄存器中转一下，而数组在栈上直接读取。 4、堆是由程序员通过new、malloc、free、delete等指令进行分配和释放。如果程序员没有进行释放，程序结束时可能有OS回收。 5、堆是由new分配的内存，速度较慢；栈是由系统自动分配，速度较快。 6、比如存放在栈里面的数组，是在运行时赋值。而存在堆里面的指针数据，是在编译时就确定的。 一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分 1、栈区（stack）? 由编译器自动分配释放 ，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。 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链表，呵呵。 3、全局区（静态区）（static）?，全局变量和静态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。 - 程序结束后有系统释放 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。 c#中的堆和栈的理解呢？

#2楼 [楼主]   回复  引用  查看    

2007-01-25 08:53 by ColdDog       

[转] 在C#中，数据在内存中的存储位置，取决于它的数据类型，在C＃中，分为值类型和引用类型，值类型的数据存储在内存中的堆栈中，每个变量或程序都有自己的堆栈，不可以共用一个堆栈地址。当数据一个值类型的变量传递到另一个相同类型的变量时，会在堆栈中分配两个不同的地址。 而引用类型的数据存储在内存中的堆中，可以不同的变量或程序共同使用同一个位置的数据。当数据从一个引用类型的变量传递到另一个相同类型的变量时，只是把这个变量的引用地址传递给新的变量，同时引用当前堆中存储的数据。

#3楼    回复  引用  查看    

2007-03-29 00:34 by Palmeros [未注册用户]

那么(C# 中)某函数中new的数组(局部变量),在该函数结束时候需要delete吗? 不delete会产生memory leak吗?

#4楼 [楼主]   回复  引用  查看    

2007-03-29 10:51 by ColdDog       

@Palmeros 不需要Delete，会自动GC的 不会产生memory leak的。因为程序会自动释放memory

#5楼    回复  引用  查看    

2007-03-29 22:30 by Palmeros [未注册用户]

Thanks ColdGog, GC退出函数时就回收还是等到程序close的时候在回收? .net framework是如何处理的? 如果在C++中则需要,对吧?

#6楼    回复  引用  查看    

2007-03-30 08:32 by ColdDog       

@Palmeros 我的理解：.net中的两种变量类型，值类型和引用类型，值类型所占的内存，存放在当前线程的栈上，GC不负责这方面的内存回收，当前方法运行完毕，会自动释放内存；至于引用类型所占用的内存存放在托管堆上，.net的GC就是负责这方面的内存回收。

#7楼 [楼主]   回复  引用  查看    

2007-03-30 08:38 by ColdDog       

另外，我转载了一篇文章，你看看里面的阐述： http://www.cnblogs.com/lxinxuan/archive/2007/03/30/693587.html

#8楼 [楼主]   回复  引用  查看    

2007-03-30 08:39 by ColdDog       

以下又是另一段阐述：来自 http://blog.csdn.net/shifind/archive/2006/01/06/74789.aspx GC的全称是garbage collection，中文名称垃圾回收，是.NET中对内存管理的一种功能。垃圾回收器跟踪并回收托管内存中分配的对象，定期执行垃圾回收以回收分配给没有有效引用的对象的内存。当使用可用内存不能满足内存请求时，GC会自动进行。 在进行垃圾回收时，垃圾回收器会首先搜索内存中的托管对象，然后从托管代码中搜索被引用的对象并标记为有效，接着释放没有被标记为有效的对象并收回内存，最后整理内存将有效对象挪动到一起。这就是GC的四个步骤。 由上可见，GC是很影响性能的，所以一般说来这种事情况还是尽量少发生为好。