堆和栈在C++编程中区别详解.docVIP

堆和栈在C++编程中区别详解 　　摘要：在日常使用中，我们经常会把C/C++编程中的堆和栈合称为堆栈，但实际上，堆和栈虽然同处于内存的动态存储区，却是有着完全不同的分配方式。本文对此进行深入的分析，以期从根本上区分这两个不同的概念。 关键词：C++编程 堆 栈 中图分类号：TP313 引言 在c++编程中，内存的分配和使用非常方便，其中堆和栈就是两种最常用的内存管理方式：堆是进程的全局数据内存存储区；栈是函数的局部数据内存存储区。在日常使用中，很多人对堆和栈的概念有所混淆，给初学者产生不小的困惑，所以有必要对堆和栈进行深入的研究，从根本上区分这两个不同的概念。 一、C++中五大内存分区 在C++中，内存分成5个区，它们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。 堆，就是那些由new分配的内存块，它们的释放并非由编译器负责，而是由应用程序来控制的。一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。 栈，就是那些由编译器在需要的时候分配，在不需要的时候自动清除的变量的存储区。其中的变量通常是局部变量、函数参数等。 自由存储区是由malloc等分配的内存块，它和堆十分相似，区别在于它是用free来结束自己的生命的。 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，在以前的C语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，在C++里面没有这个区分了，它们共同占用同一块内存区。 常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，它们里面存放的是常量，不允许修改。 二、正确理解“堆”和“栈” 在c/c++中我们常提到堆栈，其实堆和栈是不同的存储空间。一般，c/c++编译的程序占用的内存可分为：程序代码区，静态存储区和动态存储区。堆和栈都位于动态存储区，但二者有诸多不同。栈空间是静态分配的，如：函数的参数、局部变量等，系统会根据其大小预先在栈中自动分配适当的内存空间，这一部分在其生存期内是固定不变的。而堆空间是动态分配，程序员可根据需要申请并指明大小，不用时可释放收回，如在c中用malloc（）函数或在c++中用new运算符申请的空间。 另外，栈是由高地址向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域。也就是说栈的最大容量是系统预先定好的，在windows下栈的大小是2M，如果申请的空间超过栈的剩余空间，将提示0vernow！所以，能从栈获得的空间较小。而堆是一种由低地址向高地址扩展的数据结构，可以是不连续的内存空间。堆的大小只受限于计算机系统中有效的虚拟内存大小。由此可见，堆的空间比较灵活，也比较大。 三、堆和栈具体区别详解 1、内存分配方式 对于栈来讲，是由编译器自动管理。由系统自动分配，无需程序员手工控制。 对于堆来说。需要程序员自己进行申请，并指明大小，而释放工作同样也由程序员控制，容易产生内存泄漏。 2、申请效率的比较 栈：栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。只要栈的剩余空间大于所申请空间。系统将立即为程序提供内存，否则将报异常，提示栈溢出。 堆：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。 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。当然，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。 另外，在Windows下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，它不是在堆，也不是在栈，而是直接在进程的地址空间中保留一块内存地址.只有在调用VirtualLock之后，才在堆内存中分配实际的内存。这样的方式，虽然用起来最不方便，但是速度快，也最灵活。 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，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。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。 堆：堆是向高地址扩展的数据结构.是不连续的内存区域。由于系统是用链表来存储空闲的内存地址，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