iOS數據存儲類型 及 堆(heap)和棧(stack)


iOS數據存儲類型 及 堆(heap)和棧(stack)

 

一般認為在c中分為這幾個存儲區:

1棧 --  由編譯器自動分配釋放。
2堆 --  一般由程序員分配釋放,若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收。
3全局區(靜態存儲區)-- 全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊區域 ,程序退出后自動釋放 。全局區又分為全局初始化區和全局未初始化區。初始化的全局變量和靜態變量存放在全局初始化區,未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量存放在相鄰的另一塊區域。

4常量區-- 專門放數字/字符常量的地方, 程序退出后自動釋放 。

在函數體中定義的自動變量通常是在棧上

用malloc, calloc, realloc等分配內存的函數分配得到的就是在堆上

加了static修飾符后不管在哪里都存放在全局區(靜態存儲區)。

在所有函數體外定義的是全局變量,存儲在全局區(靜態存儲區),在整個C程序所有源文件中通過extern聲明后都可用。

在所有函數體外定義的static全局變量存儲在全局區(靜態存儲區),只在該文件中有效,不能extern聲明到別的文件用。

在函數體內定義的static靜態變量存儲在全局區(靜態存儲區),表示只在該函數體內有效,但是其生命周期卻變為和整個程序同生同死。

另外,函數中的"adgfdf"這樣的字符串存放在常量區。 

代碼: 
int a = 0; //全局初始化區 
char *p1; //全局未初始化區 
main() 

int b; //棧 
char s[] = "abc"; //棧 
char *p2; //棧 
char *p3 = "123456";  //123456\0在常量區,p3在棧上。 
static int c = 0; //全局(靜態)初始化區 
p1 = (char *)malloc(10);   //分配得來的10 字節的區域就在堆區。 
p2 = (char *)malloc(20);  //分配得來的 20字節的區域就在堆區。 
strcpy(p1, "123456");   //123456\0放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一塊。 



函數調用時會在棧上有一系列的保留現場及傳遞參數的操作。 棧的空間大小有限定,VC的缺省是2M。棧不夠用的情況一般是程序中分配了大量數組和遞歸函數層次太 深。有一點必須知道,當一個函數調用完返回后它會釋放該函數中所有的棧空間。棧是由編譯器自動管理的,不用你操心。 


堆是動態分配內存的,並且你可以分配使用很大的內存。但是用不好會產生內存泄漏。 並且頻繁地malloc和free會產生內存碎片(有點類似磁盤碎片),因為c分配動態內存時是尋找匹配的內存的。而使用棧則不會產生碎片。

 
一般大家說的堆棧和棧是一樣的,就是棧(stack),而說堆時才是堆heap。在棧上存取數據比通過指針在堆上存取數據快些。 棧是先入后出的,一般是由高地址向低地址生長。 


堆(heap)和棧(stack)是C/C++編程不可避免會碰到的兩個基本概念。

棧是機器系統提供的數據結構,而堆則是C/C++函數庫提供的。 
具體地說,現代計算機(串行執行機制),都直接在代碼底層支持棧的數據結構。這體現在,有專門的寄存器指向棧所在的地址,有專門的機器指令完成數據入棧出棧的操作。 
這種機制的特點是效率高,支持的數據有限,一般是整數,指針,浮點數等系統直接支持的數據類型,並不直接支持其他的數據結構。因為棧的這種特點,對棧的使用在程序中是非常頻繁的。

 C/C++中的自動變量是直接利用棧的例子,這也就是為什么當函數返回時,該函數的自動變量自動失效的原因。 

和棧不同,堆的數據結構並不是由系統(無論是機器系統還是操作系統)支持的,而是由函數庫提供的。 
基本的malloc/realloc/free函數維護了一套內部的堆數據結構。當程序使用這些函數去獲得新的內存空間時,這套函數首先試圖從內部堆中尋找可用的內存空間,如果沒有可以使用的內存空間,則試圖利用系統調用來動態增加程序數據段的內存大小,新分配得到的空間首先被組織進內部堆中去,然后再以適當的形式返回給調用者。當程序釋放分配的內存空間時,這片內存空間被返回內部堆結構中,可能會被適當的處理(比如和其他空閑空間合並成更大的空閑空間),以更適合下一次內存分配申請。這套復雜的分配機制實際上相當於一個內存分配的緩沖池(Cache),使用這套機制有如下若干原因: 

1. 系統調用可能不支持任意大小的內存分配。有些系統的系統調用只支持固定大小及其倍數的內存請求(按頁分配);這樣的話對於大量的小內存分類來說會造成浪費。 

2. 系統調用申請內存可能是代價昂貴的。系統調用可能涉及用戶態和核心態的轉換。 

3. 沒有管理的內存分配在大量復雜內存的分配釋放操作下很容易造成內存碎片。 


堆和棧的對比 

從以上知識可知,棧是系統提供的功能,特點是快速高效,缺點是有限制,數據不靈活;而棧是函數庫提供的功能,特點是靈活方便,數據適應面廣泛,但是效率有一定降低。

 

棧是系統數據結構,對於進程/線程是唯一的;堆是函數庫內部數據結構,不一定唯一。不同堆分配的內存無法互相操作。棧空間 
分靜態分配和動態分配兩種。靜態分配是編譯器完成的,比如自動變量(auto)的分配。動態分配由alloca函數完成。棧的動態分配無需釋放(是自動的),也就沒有釋放函數。為可移植的程序起見,棧的 
動態分配操作是不被鼓勵的!

 

堆空間的分配總是動態的,雖然程序結束時所有的數據空間都會被釋放回系統,但是精確的申請內存/釋放內存匹配是良好程序的基本要素。

 


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