C++中的棧內存和堆內存的區別


  • 數據結構中的堆與棧:

棧:是一種連續儲存的數據結構,具有先進后出的性質。通常的操作有入棧(圧棧)、出棧和棧頂元素。想要讀取棧中的某個元素,就要將其之前的所有元素出棧才能完成。類比現實中的箱子一樣。

堆:是一種非連續的樹形儲存數據結構,每個節點有一個值,整棵樹是經過排序的。特點是根結點的值最小(或最大),且根結點的兩個子樹也是一個堆。常用來實現優先隊列,存取隨意。

  • 內存中的區與區:

一般說到內存,指的是計算機的隨機儲存器(RAM),程序都在這里面運行。計算機內存的大致划分如下圖所示:

棧內存:由程序自動向操作系統申請分配以及回收,速度快,使用方便,但程序員無法控制。若分配失敗,則提示棧溢出錯誤。注意,const局部變量也儲存在棧區內,棧區向地址減小的方向增長。

//測試棧內存
#include <iostream>
int main()
{
	int i = 10; //變量i儲存在棧區中
	const int i2 = 20;
	int i3 = 30;
	std::cout << &i << " " << &i2 << " " << &i3 << std::endl;
	return 0;
}

測試輸出為:

&i3 < &i2 < &i,證明地址是減小的。

堆內存:程序員向操作系統申請一塊內存,當系統收到程序的申請時,會遍歷一個記錄空閑內存地址的鏈表,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然后將該結點從空閑結點鏈表中刪除,並將該結點的空間分配給程序。分配的速度較慢,地址不連續,容易碎片化。此外,由程序員申請,同時也必須由程序員負責銷毀,否則則導致內存泄露

//測試堆內存和棧內存的區別
#include <iostream>
int main()
{
	int i = 10; //變量i儲存在棧區中
	char pc[] = "hello!"; //儲存在棧區
	const double cd = 99.2; //儲存在棧區
	static long si = 99; //si儲存在可讀寫區,專門用來儲存全局變量和靜態變量的內存
	int* pi = new int(100); //指針pi指向的內存是在 堆區,專門儲存程序運行時分配的內存
	std::cout << &i << " " << &pc << " " << &cd << " " << &si << " " << pi << std::endl;
	delete pi; //需程序員自己釋放
	return 0;
}

測試輸出為:

運行多次后會發現pi所指向的地址並不連續,是跳躍式的;而&si是一致的,儲存在可讀寫區;前三個變量都儲存在棧區,由程序自動分配和銷毀。

 

  • 關於堆和棧區別的比喻:

堆和棧的區別可以引用一位前輩的比喻來看出:

使用棧就象我們去飯館里吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等准備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。

使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。


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