c++中關於堆和堆棧的區別


 

在C++中,內存分成5個區,他們分別是堆、棧、自由存儲區、全局/靜態存儲區和常量存儲區。  
     棧,就是那些由編譯器在需要的時候分配,在不需要的時候自動清楚的變量 
的存儲區。里面的變量通常是局部變量、函數參數等。  
     堆,就是那些由new分配的內存塊,他們的釋放編譯器不去管,由我們的應 
用程序去控制,一般一個new就要對應一個delete。如果程序員沒有釋放掉, 
那么在程序結束后,操作系統會自動回收。  
     自由存儲區,就是那些由malloc等分配的內存塊,他和堆是十分相似的, 
不過它是用free來結束自己的生命的。  
     全局/靜態存儲區,全局變量和靜態變量被分配到同一塊內存中,在以前的 
C語言中,全局變量又分為初始化的和未初始化的(初始化的全局變量和靜態變 
量在一塊區域,未初始化的全局變量與靜態變量在相鄰的另一塊區域,同時未被 
初始化的對象存儲區可以通過void*來訪問和操縱,程序結束后由系統自行釋 
放),在C++里面沒有這個區分了,他們共同占用同一塊內存區。  
     常量存儲區,這是一塊比較特殊的存儲區,他們里面存放的是常量,不允許 
修改(當然,你要通過非正當手段也可以修改,而且方法很多) 

 

堆和棧究竟有什么區別?   
    主要的區別由以下幾點:  
    1、管理方式不同;  
    2、空間大小不同;  
    3、能否產生碎片不同;  

    4、生長方向不同;  

    5、分配方式不同;  

    6、分配效率不同;  
    管理方式:對於棧來講,是由編譯器自動管理,無需我們手工控制;對於堆 
來說,釋放工作由程序員控制,容易產生memory leak。  
    空間大小:一般來講在32位系統下,堆內存可以達到4G的空間,從這個角 
度來看堆內存幾乎是沒有什么限制的。但是對於棧來講,一般都是有一定的空間 
大小的,例如,在VC6下面,默認的棧空間大小是1M(好像是,記不清楚了)。 
當然,我們可以修改:      
    打開工程,依次操作菜單如下:Project->Setting->Link,在Category 中 
選中Output,然后在Reserve中設定堆棧的最大值和commit。  
注意:reserve最小值為4Byte;commit是保留在虛擬內存的頁文件里面,它設 
置的較大會使棧開辟較大的值,可能增加內存的開銷和啟動時間。  
    碎片問題:對於堆來講,頻繁的new/delete勢必會造成內存空間的不連續, 
從而造成大量的碎片,使程序效率降低。對於棧來講,則不會存在這個問題,因 
為棧是先進后出的隊列,他們是如此的一一對應,以至於永遠都不可能有一個內 
存塊從棧中間彈出,在他彈出之前,在他上面的后進的棧內容已經被彈出,詳細 
的可以參考數據結構,這里我們就不再一一討論了。  
    生長方向:對於堆來講,生長方向是向上的,也就是向着內存地址增加的方 
向;對於棧來講,它的生長方向是向下的,是向着內存地址減小的方向增長。  
    分配方式:堆都是動態分配的,沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式:靜 
態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的,比如局部變量的分配。動態分配 
由alloca函數進行分配,但是棧的動態分配和堆是不同的,他的動態分配是由 
編譯器進行釋放,無需我們手工實現。  
    分配效率:棧是機器系統提供的數據結構,計算機會在底層對棧提供支持: 
分配專門的寄存器存放棧的地址,壓棧出棧都有專門的指令執行,這就決定了棧 
的效率比較高。堆則是C/C++函數庫提供的,它的機制是很復雜的,例如為了分 
配一塊內存,庫函數會按照一定的算法(具體的算法可以參考數據結構/操作系 
統)在堆內存中搜索可用的足夠大小的空間,如果沒有足夠大小的空間(可能是 
由於內存碎片太多),就有可能調用系統功能去增加程序數據段的內存空間,這 
樣就有機會分到足夠大小的內存,然后進行返回。顯然,堆的效率比棧要低得多。  
    從這里我們可以看到,堆和棧相比,由於大量new/delete的使用,容易造 
成大量的內存碎片;由於沒有專門的系統支持,效率很低;由於可能引發用戶態 
和核心態的切換,內存的申請,代價變得更加昂貴。所以棧在程序中是應用最廣 
泛的,就算是函數的調用也利用棧去完成,函數調用過程中的參數,返回地址, 
EBP和局部變量都采用棧的方式存放。所以,我們推薦大家盡量用棧,而不是用 
堆。  
    雖然棧有如此眾多的好處,但是由於和堆相比不是那么靈活,有時候分配大 
量的內存空間,還是用堆好一些。  

 

 

參考:

https://blog.csdn.net/qianyayun19921028/article/details/80364964

 


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