第5章 第8节 堆与栈

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● 请你说一说堆和栈的区别

参考回答:

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。

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。它与数据结构中的堆是两回事,分配方式类似于链表。

区别:

•    申请方式:栈: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。堆:需要程序员自己申请,并指明大小,在c中用malloc函数,在C++中用new运算符。

•    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,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。

•    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。

•    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块内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。

•    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。

•    存取效率的比较:访问堆的一个具体单元,需要两次访问内存,第一次得取得指针,第二次才是真正得数据,而栈只需访问一次。另外,堆的内容被操作系统交换到外存的概率比栈大,栈一般是不会被交换出去的。因此从操作系统层面来看,栈的效率比堆高。

● 请你说一说堆和栈的区别

参考回答:

堆栈空间分配区别:
1、栈(操作系统):由操作系统自动分配释放,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(操作系统):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,分配方式倒是类似于链表。
二、堆栈缓存方式区别:
1、栈使用的是一级缓存,他们通常都是被调用时处于存储空间中,调用完毕立即释放;
2、堆是存放在二级缓存中,生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定(并不是一旦成为孤儿对象就能被回收)。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。
三、堆栈数据结构区别:
堆(数据结构):堆可以被看成是一棵树,如:堆排序;
栈(数据结构):一种先进后出的数据结构。