1.电脑常识:堆栈的定义是
设想有一个直径不大、一端开口一端封闭的竹筒。有若干个写有编号的小球,小球的直径比竹筒的直径略小。现在把不同编号的小球放到竹筒里面,可以发现一种规律:先放进去的小球只能后拿出来,反之,后放进去的小球能够先拿出来。所以“先进后出”就是这种结构的特点。
堆栈就是这样一种数据结构。它是在内存中开辟一个存储区域,数据一个一个顺序地存入(也就是“压入——push”)这个区域之中。有一个地址指针总指向最后一个压入堆栈的数据所在的数据单元,存放这个地址指针的寄存器就叫做堆栈指示器。开始放入数据的单元叫做“栈底”。数据一个一个地存入,这个过程叫做“压栈”。在压栈的过程中,每有一个数据压入堆栈,就放在和前一个单元相连的后面一个单元中,堆栈指示器中的地址自动加1。读取这些数据时,按照堆栈指示器中的地址读取数据,堆栈指示器中的地址数自动减 1。这个过程叫做“弹出pop”。如此就实现了后进先出的原则。
堆栈是计算机中最常用的一种数据结构,比如函数的调用在计算机中是用堆栈实现的。
堆栈可以用数组存储,也可以用以后会介绍的链表存储。
下面是一个堆栈的结构体定义,包括一个栈顶指针,一个数据项数组。栈顶指针最开始指向-1,然后存入数据时,栈顶指针加1,取出数据后,栈顶指针减1。
#define MAX_SIZE 100
typedef int DATA_TYPE;
struct stack
{
DATA_TYPE data[MAX_SIZE];
int top;
};
2.堆和堆栈的区别
堆和栈是两个不用概念 堆和栈的区别 作者: 芊珑发布日期: 2006-2-10 查看数: 125 出自: 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,呵呵。 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。
– 程序结束后有系统释放 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 这是一个前辈写的,非常详细 //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所指向的”123456″优化成一个地方。 } 二、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delete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的空闲内存地址的,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VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存,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。
堆中的具体内容有程序员安排。 2.6存取效率的比较 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 void main() { char a = 1; char c[] = “1234567890”; char *p =”1234567890″; a = c[1]; a = p[1]; return; } 对应的汇编代码 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。
3.能不能介绍一下堆和栈的有关知识啊
堆和栈的区别 一般认为在c中分为这几个存储区 1栈 – 有编译器自动分配释放 2堆 – 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 3全局区(静态区),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。
– 程序结束释放 4另外还有一个专门放常量的地方。 – 程序结束释放 在函数体中定义的变量通常是在栈上,用malloc, calloc, realloc等分配内存的函数分 配得到的就是在堆上。
在所有函数体外定义的是全局量,加了static修饰符后不管在哪 里都存放在全局区(静态区),在所有函数体外定义的static变量表示在该文件中有效, 不能extern到别的文件用,在函数体内定义的static表示只在该函数体内有效。另外, 函数中的”adgfdf”这样的字符串存放在常量区。
比如: 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所指向的”12345 6″优化成一块。 } 还有就是函数调用时会在栈上有一系列的保留现场及传递参数的操作。
栈的空间大小有限定,vc的缺省是2M。栈不够用的情况一般是程序中分配了大量数组和 递归函数层次太深。
有一点必须知道,当一个函数调用完返回后它会释放该函数中所有 的栈空间。栈是由编译器自动管理的,不用你操心。
堆是动态分配内存的,并且你可以分配使用很大的内存。但是用不好会产生内存泄漏。
并且频繁地malloc和free会产生内存碎片(有点类似磁盘碎片),因为c分配动态内存时 是寻找匹配的内存的。而用栈则不会产生碎片。
在栈上存取数据比通过指针在堆上存取数据快些。 一般大家说的堆栈和栈是一样的,就是栈(stack),而说堆时才是堆heap. 栈是先入后出的,一般是由高地址向低地址生长。
堆(heap)和栈(stack)是C/C++编程不可避免会碰到的两个基本概念。首先,这两个概念 都可以在讲数据结构的书中找到,他们都是基本的数据结构,虽然栈更为简单一些。
在具体的C/C++编程框架中,这两个概念并不是并行的。对底层机器代码的研究可以揭示 ,栈是机器系统提供的数据结构,而堆则是C/C++函数库提供的。
具体地说,现代计算机(串行执行机制),都直接在代码底层支持栈的数据结构。这体现 在,有专门的寄存器指向栈所在的地址,有专门的机器指令完成数据入栈出栈的操作。
这种机制的特点是效率高,支持的数据有限,一般是整数,指针,浮点数等系统直接支 持的数据类型,并不直接支持其他的数据结构。因为栈的这种特点,对栈的使用在程序 中是非常频繁的。
对子程序的调用就是直接利用栈完成的。机器的call指令里隐含了把 返回地址推入栈,然后跳转至子程序地址的操作,而子程序中的ret指令则隐含从堆栈中 弹出返回地址并跳转之的操作。
C/C++中的自动变量是直接利用栈的例子,这也就是为什 么当函数返回时,该函数的自动变量自动失效的原因(因为 颜换指戳说饔们暗 状态)。 和栈不同,堆的数据结构并不是由系统(无论是机器系统还是操作系统)支持的,而是由 函数库提供的。
基本的malloc/realloc/free函数维护了一套内部的堆数据结构。当程序 使用这些函数去获得新的内存空间时,这套函数首先试图从内部堆中寻找可用的内存空 间,如果没有可以使用的内存空间,则试图利用系统调用来动态增加程序数据段的内存 大小,新分配得到的空间首先被组织进内部堆中去,然后再以适当的形式返回给调用者 。
当程序释放分配的内存空间时,这片内存空间被返回内部堆结构中,可能会被适当的 处理(比如和其他空闲空间合并成更大的空闲空间),以更适合下一次内存分配申请。这 套复杂的分配机制实际上相当于一个内存分配的缓冲池(Cache),使用这套机制有如下若 干原因: 1. 系统调用可能不支持任意大小的内存分配。
有些系统的系统调用只支持固定大小及其 倍数的内存请求(按页分配);这样的话对于大量的小内存分类来说会造成浪费。 2. 系统调用申请内存可能是代价昂贵的。
系统调用可能涉及用户态和核心态的转换。 3. 没有管理的内存分配在大量复杂内存的分配释放操作下很容易造成内存碎片。
堆和栈的对比 从以上知识可知,栈是系统提供的功能,特点是快速高效,缺点是有限制,数据不灵活 ;而栈是函数库提供的功能,特点是灵活方便,数据适应面广泛,但是效率有一定降低 。栈是系统数据结构,对于进程/线程是唯一的;堆是函数库内部数据结构,不一定唯一 。
不同堆分配的内存无法互相操作。栈空间分静态分配和动态分配两种。
静态分配是编 译器完成的,比如自动变量(auto)的分配。动态分配由alloca函数完成。
栈的动态分配 无需释放(是自动的),也就没有释放函数。为可移植的程序起见,栈的动态分配操作是 不被鼓励的!堆。
4.什么是堆栈
堆(heap)和栈(stack)有什么区别??简单的可以理解为: heap:是由malloc之类函数分配的空间所在地。
地址是由低向高增长的。 stack:是自动分配变量,以及函数调用的时候所使用的一些空间。
地址是由高向低减少的。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,呵呵。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。
– 程序结束后有系统释放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 这是一个前辈写的,非常详细//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所指向的”123456″优化成一个地方。} 二、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delete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的空闲内存地址的,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VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存,虽然用起来最不方便。
但是速度, 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。
堆中的具体内容有程序员安排。2.6存取效率的比较 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 void main() { char a = 1; char c[] = “1234567890”; char *p =”1234567890″; a = c[1]; a = p[1]; return; } 对应的汇编代码10: a = c[1];00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl11: 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。