堆栈的区别与联系

Posted 2020-10-06

1、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。  
• 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，分配方式类似于链表。  
• 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。  

2、堆栈缓存方式

栈使用的是一级缓存， 它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、申请方式

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。

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，如p2 = new char[10];    

但是注意p1、p2本身是在栈中的。    

4、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。 

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，堆中的具体内容由程序员安排。    

6、经典例子

int  a = 0;                             //全局初始化区    
char* p1;                               //全局未初始化区    
int 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。*/
  return 0;
}