堆棧以及堆和棧的區(qū)別

堆棧：堆棧是一個(gè)"后進(jìn)先出"的主存區(qū)域，位于堆棧段中，使用SS段寄存器記錄其段地址。它只有一個(gè)出入口，即當(dāng)前棧頂，棧頂是地址較小的一端（低端），它用堆棧指針寄存器SP指定。堆棧有兩種以字為單位的基本操作，對(duì)應(yīng)兩條基本指令：進(jìn)棧指令PUSH和出棧指令POP。

堆和棧的區(qū)別　　一、預(yù)備知識(shí)—程序的內(nèi)存分配

　　一個(gè)由C/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分

　　1、棧區(qū)（stack）— 由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。

　　2、堆區(qū)（heap） — 一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表。

　　3、全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）（static）— 全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

　　4、文字常量區(qū) — 常量字符串就是放在這里的，程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

　　5、程序代碼區(qū) — 存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。

　　二、例子程序

　　這是一個(gè)前輩寫的，非常詳細(xì)

　　//main.cpp

　　int a = 0; 全局初始化區(qū)

　　char *p1; 全局未初始化區(qū)

　　main()

　　{

　　int b; 棧

　　char s[] = "abc"; 棧

　　char *p2; 棧

　　char *p3 = "123456"; 123456\0在常量區(qū)，p3在棧上。

　　static int c =0；全局（靜態(tài)）初始化區(qū)

　　p1 = (char *)malloc(10);

　　p2 = (char *)malloc(20);

　　}

　　分配得來(lái)得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。

　　strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量區(qū)，編譯器可能會(huì)將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個(gè)地方。

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堆和棧的理論知識(shí)

1.申請(qǐng)方式

　　stack:

　　由系統(tǒng)自動(dòng)分配。例如，聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量 int b; 系統(tǒng)自動(dòng)在棧中為b開(kāi)辟空間

　　heap:

　　需要程序員自己申請(qǐng)，并指明大小，在c中malloc函數(shù)

　　如p1 = (char *)malloc(10);

　　在C++中用new運(yùn)算符

　　如p2 = new char[20];//(char *)malloc(10);

　　但是注意p1、p2本身是在棧中的。

2.申請(qǐng)后系統(tǒng)的響應(yīng)

　　棧：只要棧的剩余空間大于所申請(qǐng)空間，系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存，否則將報(bào)異常提示棧溢出。

　　堆：首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表，當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí)，會(huì)遍歷該鏈表，尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空間的堆結(jié)點(diǎn)，然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除，并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序，另外，對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)，會(huì)在這塊內(nèi)存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的delete語(yǔ)句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外，由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請(qǐng)的大小，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

3.申請(qǐng)大小的限制

　　棧：在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的，在 WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說(shuō)是1M，總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)），如果申請(qǐng)的空間超過(guò)棧的剩余空間時(shí)，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。

　　堆：堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來(lái)存儲(chǔ)的空閑內(nèi)存地址的，自然是不連續(xù)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見(jiàn)，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。

4.申請(qǐng)效率的比較

　　棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配，速度較快。但程序員是無(wú)法控制的。

　　堆是由new分配的內(nèi)存，一般速度比較慢，而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過(guò)用起來(lái)最方便.

　　另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存，他不是在堆，也不是在棧,而是直接在進(jìn)程的地址空間中保留一塊內(nèi)存，雖然用起來(lái)最不方便。但是速度快，也最靈活

5.堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容

　　棧：在函數(shù)調(diào)用時(shí)，第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中函數(shù)調(diào)用后的下一條指令（函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句的下一條可執(zhí)行語(yǔ)句）的地址，然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù)，在大多數(shù)的C編譯器中，參數(shù)是由右往左入棧的，然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。

　　當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，局部變量先出棧，然后是參數(shù)，最后棧頂指針指向最開(kāi)始存的地址，也就是主函數(shù)中的下一條指令，程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。

　　堆：一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排。

6.存取效率的比較

　　char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";

　　char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";

　　aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時(shí)刻賦值的；

　　而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)就確定的；

　　但是，在以后的存取中，在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?例如堆)快。

　　比如：

　　#include

　　void main()

　　{

　　char a = 1;

　　char c[] = "1234567890";

　　char *p ="1234567890";

　　a = c[1];

　　a = p[1];

　　return;

　　}

　　對(duì)應(yīng)的匯編代碼

　　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

　　第一種在讀取時(shí)直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中，而第二種則要先把指針值讀到edx中，在根據(jù)edx讀取字符，顯然慢了。

7.小結(jié)：

　　堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來(lái)看出：

　　使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯，只管點(diǎn)菜（發(fā)出申請(qǐng)）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會(huì)切菜、洗菜等準(zhǔn)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(dòng)手做喜歡吃的菜肴，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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堆和棧的主要分別：

　　操作系統(tǒng)方面的堆和棧，如上面說(shuō)的那些，不多說(shuō)了。

　　還有就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的堆和棧，這些都是不同的概念。這里的堆實(shí)際上指的就是（滿足堆性質(zhì)的）優(yōu)先隊(duì)列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，第1個(gè)元素有最高的優(yōu)先權(quán)；棧實(shí)際上就是滿足后進(jìn)先出的性質(zhì)的數(shù)學(xué)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

　　雖然堆棧，堆棧的說(shuō)法是連起來(lái)叫，但是他們還是有很大區(qū)別的，連著叫只是由于歷史的原因。