堆(heap)和栈(stack)的区别
1. 申請方式
stack:由系統自動分配。例如,聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自動在棧中為 b 開辟空間
heap:需要程序員自己申請,并指明大小,在 c 中 malloc 函數,對于 Java 需要手動 new Object()的形式開辟
2. 申請后系統的響應
stack:只要棧的剩余空間大于所申請空間,系統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。
heap:首先應該知道操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大于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,并將該結點的空間分配給程序。另外,由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小,系統會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。
3. 申請大小的限制
stack:棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在 WINDOWS 下,棧的大小是 2M(也有的說是 1M,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩余空間時,將提示 overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。
heap:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由于系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。
4. 申請效率的比較
stack:由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。
heap:由 new 分配的內存,一般速度比較慢,而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便。
5. heap 和 stack 中的存儲內容
stack: 在函數調用時,第一個進棧的是主函數中后的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的 C 編譯器中,參數是由右往左入棧的,然后是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。
當本次函數調用結束后,局部變量先出棧,然后是參數,最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續運行。
heap:一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。
6. 數據結構層面的區別
還有就是數據結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這里的堆實際上指的就是(滿足堆性質的)優先隊列的一種數據結構,第 1 個元素有最高的優先權;棧實際上就是滿足先進后出的性質的數學或數據結構。
雖然堆棧,堆棧的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連著叫只是由于歷史的原因。
總結
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