C++中堆和栈的关系是什么-创新互联

今天就跟大家聊聊有关C++中堆和栈的关系是什么,可能很多人都不太了解,为了让大家更加了解,小编给大家总结了以下内容,希望大家根据这篇文章可以有所收获。

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C++中,内存分为5个区:堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

  • 栈:是由编译器在需要时自动分配,不需要时自动清除的变量存储区。通常存放局部变量、函数参数等。

  • 堆:是由new分配的内存块,由程序员释放(编译器不管),一般一个new与一个delete对应,一个new[]与一个delete[]对应。如果程序员没有释放掉,        资源将由操作系统在程序结束后自动回收。

  • 自由存储区:是由malloc等分配的内存块,和堆十分相似,用free来释放。

  • 全局/静态存储区:全局变量和静态变量被分配到同一块内存中(在C语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的,C++中没有这一区分)。

  • 常量存储区:这是一块特殊存储区,里边存放常量,不允许修改。

(注意:堆和自由存储区其实不过是同一块区域,new底层实现代码中调用了malloc,new可以看成是malloc智能化的高级版本)

一. 堆与栈的讨论:

  • 管理方式:堆中资源由程序员控制(容易产生memory leak), 栈资源由编译器自动管理,无需手工控制。

  • 系统响应:对于堆,应知道系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序申请时,遍历该链表,寻找第一个空间大于申请空间的堆结点,删    除空闲结点链表中的该结点,并将该结点空间分配给程序(大多数系统会在这块内存空间首地址记录本次分配的大小,这样delete才能正确释放本内存  空间,另外系统会将多余的部分重新放入空闲链表中)。对于栈,只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统为程序提供内存,否则报异常提示栈出。

  • 空间大小: 堆是不连续的内存区域(因为系统是用链表来存储空闲内存地址,自然不是连续的),堆大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存(32bit  系统理论上是4G),所以堆的空间比较灵活,比较大。栈是一块连续的内存区域,大小是操作系统预定好的,windows下栈大小是2M(也有是1M,在  编译时确定,VC中可设置)。

  • 碎片问题:对于堆,频繁的new/delete会造成大量碎片,使程序效率降低。 对于栈,它是一个先进后出的队列,进出一一对应,不会产生碎片。

  • 生长方向:堆向上,向高地址方向增长。栈向下,向低地址方向增长。

  • 分配方式: 堆都是动态分配(没有静态分配的堆)。栈有静态分配和动态分配,静态分配由编译器完成(如局部变量分配),动态分配由alloca函数  分    配,但栈的动态分配的资源由编译器进行释放,无需程序员实现。

  • 分配效率:堆由C/C++函数库提供,机制很复杂。所以堆的效率比栈低很多。栈是极其系统提供的数据结构,计算机在底层对栈提供支持,分配专门  寄存  器存放栈地址,栈操作有专门指令。

二. 程序示例

通过下面的程序可以更好的对上面的概念进行理解。

int  b;  
//main.cpp
int  a  =  0;  //全局初始化区
char  *p1;    //全局未初始化区
main(){int  b;           //栈
char  s[]  =  "abc";   // 栈
char  *p2;         //栈
char  *p3  =  "123456";  // 123456/0在常量区,p3在栈上。
static int c = 0;      // 全局(静态)初始化区
p1 =  (char *)malloc(10)
p2 =  (char *)malloc(20)  // 分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456");    // 123456/0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}

看完上述内容,你们对C++中堆和栈的关系是什么有进一步的了解吗?如果还想了解更多知识或者相关内容,请关注创新互联网站建设公司行业资讯频道,感谢大家的支持。

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