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C语言--堆和栈的区别

来源:易榕旅网
1. 申请方式
  • 栈(satck):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(heap):需程序员自己申请(调用malloc,realloc,calloc),并指明大小,并由程序员进行释放。容易产生memory leak.
    eg:char p;
    p = (char *)malloc(sizeof(char));
    但是,p本身是在栈中。
2. 申请大小的限制
  • 栈:在windows下栈是高地址向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域(它的生长方向与内存的生长方向相反)。栈的大小是固定的。如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。
  • 堆:堆是低地址向高地址扩展的数据结构(它的生长方向与内存的生长方向相同),是不连续的内存区域。这是由于系统使用链表来存储空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。
3. 申请效率
  • 栈由系统自动分配,速度快,但程序员是无法控制的。
  • 堆是由malloc分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生碎片,不过用起来最方便。
4. 系统响应
  • 栈:只要栈的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,但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free语句才能正确的释放本内存空间。另外,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。

说明:对于堆来讲,对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。对于栈来讲,则不会存在这个问题。

5. 堆和栈中的存储内容
  • 栈,在函数调用时,第一个进栈的主函数中后的下一条语句的地址,然后是函数的各个参数,参数是从右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。
  • 堆,一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。
6. 存取效率
  • 堆,char *p1=“hello world”;是在编译是就确定的.
  • 栈,char p1[]=“hello world”;是在运行时赋值的;
    用数组比用指针速度更快一些,指针在底层汇编中需要用edx寄存器中转一下,而数组在栈上读取。

补充:

7. 分配方式
  • 堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。
  • 栈有两种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的。它的动态分配是由编译器进行释放,无需手工实现。

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