栈区和堆区内存分配区别

news/2024/5/20 6:29:27 标签: 内存分配, , , 指针, 数据结构

一直以来总是对这个问题的认识比较朦胧,我相信很多朋友也是这样的,总是听到内存一会在上分配,一会又在上分配,那么它们之间到底是怎么的区别呢?为了说明这个问题,我们先来看一下内存内部的组织情况.


从上图可知,程序占用的内存被分了以下几部分.

1、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,内存的分配是连续的,类似于平时我们所说的,如果还不清楚,那么就把它想成数组,它的内存分配是连续分配的,即,所分配的内存是在一块连续的内存区域内.当我们声明变量时,那么编译器会自动接着当前区的结尾来分配内存.

2、区(heap)

一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由操作系统回收.类似于链表,在内存中的分布不是连续的,它们是不同区域的内存块通过指针链接起来的.一旦某一节点从链中断开,我们要人为的把所断开的节点从内存中释放.

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。

先看一个例子.

char c; //上分配
char *p = new char[3]; //上分配,将地址赋给了p;

在 编译器遇到第一条指令时,计算其大小,然后去查找当前的空间是大于所需分配的空间大小,如果这时内空间大于所申请的空间,那么就为其分配内存空间,注 意:在这里,内在空间的分配是连续的,是接着上次分配结束后进行分配的.如果内空间小于所申请的空间大小,那么这时系统将揭示溢出,并给出相应的异常 信息.

编译器遇到第二条指令时,由于p是在上分配的,所以在为p分配内在空间时和上面的方法一样,但当遇到new关 键字,那么编译器都知道,这是用户申请的动态内存空间,所以就会转到上去为其寻找空间分配.大家注意:上的内存空间不是连续的,它是由相应的链表将其 空间区时的内在区块连接的,所以在接到分配内存空间的指定后,它不会马上为其分配相应的空间,而是先要计算所需空间,然后再到遍列整个(即遍列整个链的 节点),将第一次遇到的内存块分配给它.最后再把在上分配的字符数组的首地址赋给p.,这个时候,大家已经清楚了,p中现在存放的是在中申请的字符数组的首地址,也就是在中申请的数组的地址现在被赋给了在上申请的指针变量p.为了更加形象的说明问题,请看下图:


从上图可以看出,我们在上动态分配的数组的首地址存入了指针p所指向的内容.

请 注意:在上所申请的内存空间,当我们出了变量所在的作用域后,系统会自动我们回收这些空间,而在上申请的空间,当出了相应的作用域以后,我们需要显式 的调用delete来释放所申请的内存空间,如果我们不及时得对这些空间进行释放,那么内存中的内存碎片就越来越多,从而我们的实际内存空间也就会变的越 来越少,即,孤立的内存块越来越多.在这里,我们知道,中的内存区域不是连续的,还是将有效的内存区域经过链表指针连接起来的,如果我们申请到了某一块 内存,那么这一块内存区将会从连续的(通过链表连接起来的)内存块上断开,如果我们在使用完后,不及时的对它进行释放,那么它就会孤立的开来,由于没有任 何指针指向它,所以这个区域将成为内存碎片,所以在使用完动态分配的内存(通过NEW申请)后,一定要显式的对它进行DELETE删除.对于这一点,一定 要切记...

上面给大家陈述了它们之间的概念,对于它们俩的使用比较方面,这里我就不能大家断续陈述了,对于这个问题,网上一网友的文章中阐述的比较详细,而且附带了专业的色彩,下面的文章是部分片断.

申请大小的限制

:在Windows下,是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是顶的地址和的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,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的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从获得的空间较小。

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。的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,获得的空间比较灵活,也比较大。

申请效率的比较:

由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

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,也不是在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。

中的存储内容

: 在函数调用时,第一个进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,参数是由右往左入的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入的。

当本次函数调用结束后,局部变量先出,然后是参数,最后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。

:一般是在的头部用一个字节存放的大小。中的具体内容有程序员安排。

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,在上的数组比指针所指向的字符串(例如)快。

比如:

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。

小结:

的区别可以用如下的比喻来看出:

使用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


原文地址:http://hi.baidu.com/yangjinbo/blog/item/02e87209a38066a42eddd4ae.html


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