c语言stack(栈)和heap(堆)的使用详解
c语言中的stack(栈)和heap(堆)应该如何使用?不懂的朋友,以下是为大家分享的c语言stack(栈)和heap(堆)的使用详解,供大家参考借鉴,欢迎浏览!
一、预备知识—程序的内存分配
一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区(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。其操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区(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OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。
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。
二、例子程序
复制代码 代码如下:
//
int a=0; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
main()
{
intb;栈
char s[]="abc"; //栈
char *p2; //栈
char *p3="123456"; //123456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放在常量区,编译器可能会将它与p3所向"123456"优化成一个地方。
}
三、堆和栈的理论知识
2.1申请方式
stack:
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
heap:
需要程序员自己申请,并指明大小,在c中用malloc函数
如p1=(char*)malloc(10);
在C++中用new运算符
如p2=(char*)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
2.2申请后系统的响应
栈:只要栈的剩余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,当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结点链表中删除,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,代码中的语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于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。
2.3申请大小的限制
栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是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栈的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。
堆:堆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。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。
2.4申请效率的.比较:
栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。
堆: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Virtual Alloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一块内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。
2.5堆和栈中的存储内容
栈:在函数调用时,第一个进栈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,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶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。
堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。
2.6存取效率的比较
复制代码 代码如下:
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,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。比如:
#include
int main()
{
char a=1;
char c[]="1234567890";
char *p="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return 1;
}
对应的汇编代码
复制代码 代码如下:
10:a=c[1];
004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh]
0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl
11:a=p[1];
0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h]
004010708A4201moval,byteptr[edx+1]
004010738845FCmovbyteptr[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。
2.7小结
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:使用栈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。使用堆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,而且自由度大。
-
计算机c语言基础知识
C语言程序设计是高效计算机专业学生必修的一门基础课程,那么你对计算机c语言了解多少呢?下面是小编整理的计算机c语言基础知识,欢迎大家阅读参考。计算机c语言的特性C语言是世界上最流行、使用最广泛的高级程序设计语言之一。在操作系统和系统使用程序以及需要对...
-
C语言中的整数(short,int,long)
整数是编程中常用的一种数据,C语言使用int来定义整数(int是integer的简写)。欢迎大家阅读!更多相关信息请关注相关栏目!现代操作系统中int一般占用4个字节内存,共计32位(Bit)。如果不考虑正负数,当所有的位都为1时它的值最大,为232-1=4,294,967,295≈43亿,这是一个很大的...
-
c语言如何控制硬件
你们知道在C语言中如何控制计算机的硬件吗?下面是应届毕业生小编带来的关于c语言如何控制硬件的内容,欢迎阅读!c语言如何控制硬件?C语言是没办法控制硬件的首先,C语言不能够直接对硬件进行操作。从本质上来说,连汇编语言都不可以。只有机器语言能够直接操作硬件。...
-
内部排序之堆排序的实现
堆排序(HeapSort)只需要一个记录大小的辅助空间,每个待排序的记录仅占有一个存储空间。下面小编为大家整理了内部排序之堆排序的实现,希望能帮到大家!(1)基本概念a)堆:设有n个元素的序列:{k1,k2,...,kn}对所有的i=1,2,...,(int)(n/2),当满足下面关系:ki≤k2i,ki≤k2i+1或ki...
相关文章
- JavaScript中的style.cssText使用教程分解
- 详解JavaScript中的splice()使用方法
- c语言stack(栈)和heap(堆)的使用
- Keep a Straight Face的英语口语
- 《Unit4 Where’s my backpack?》说课稿
- 人教PEP版小学五年级英语下册Unit3Myschoolcalender.ALet’stalk
- 有关PHP字符串比较函数strcmp()和strcasecmp()使用总结
- PPT职称考试“Shockwave Flash Object”控件法
- java使用ConcurrentHashMap和计数器实现锁的方法
- Javascript中arguments对象的详解和使用方法