c语言内存分配 2

 

二、栈（stack）和堆（heap）具体的区别。

　　1、在申请方式上

　　栈（stack）: 它由编译器自动管理，无需我们手工控制。 例如，声明函数中的一个局部变量 int b 系统自动在栈中为b开辟空间；在调用一个函数时，系统自动的给函数的形参变量在栈中开辟空间。

　　堆（heap）: 申请和释放由程序员控制，并指明大小。容易产生memory leak。

　　在C中使用malloc函数。

　　如：p1 = (char *)malloc(10);

　　在C++中用new运算符。

　　如：p2 = new char[20];//(char *)malloc(10);

　　但是注意p1本身在栈区，而p2本身是在栈中的，只是它们指向的空间是在堆中。

　　2、申请后系统的响应上

　　栈（stack）: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（heap）: 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或free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。

3、申请大小的限制

　　栈（stack）: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<?xml:namespace prefix = st1 />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。 例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M（好像是，记不清楚了）。

      当然，我们可以修改：打开工程，依次操作菜单如下：Project->Setting->Link，在Category 中选中Output，然后在Reserve中设定堆栈的最大值和commit。

　　注意：reserve最小值为4Byte；commit是保留在虚拟内存的页文件里面，它设置的较大会使栈开辟较大的值，可能增加内存的开销和启动时间。

　　堆（heap）: 堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域（空闲部分用链表串联起来）。正是由于系统是用链表来存储空闲内存，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

　　4、分配空间的效率上

　　栈（stack）:栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。但程序员无法对其进行控制。

　　堆（heap）:是C/C++函数库提供的，由new或malloc分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片。它的机制是很复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可能是由于内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，这样就有机会分到足够大小的内存，然后进行返回。这样可能引发用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。显然，堆的效率比栈要低得多。

　　5、堆和栈中的存储内容

　　栈（stack）:在函数调用时，第一个进栈的是主函数中子函数调用后的下一条指令（子函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是子函数的各个形参。在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是子函数中的局部变量。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，也就是主函数中子函数调用完成的下一条指令，程序由该点继续运行。

　　堆（heap）: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。

　　6、存取效率的比较

　　这个应该是显而易见的。拿栈上的数组和堆上的数组来说：

　　void main()

　　{

　　int arr[5]={1,2,3,4,5};

　　int *arr1;

　　arr1=new int[5];

　　for (int j=0;j<=4;j++)

　　{

　　arr1[j]=j+6;

　　}

　　int a=arr[1];

　　int b=arr1[1];

　　}

　　上面代码中，arr1（局部变量）是在栈中，但是指向的空间确在堆上，两者的存取效率，当然是arr高。因为arr[1]可以直接访问，但是访问arr1[1]，首先要访问数组的起始地址arr1，然后才能访问到arr1[1]。

　　总而言之：

       在C/C++程序中，有关内存使用的问题是最难发现和解决的。这些问题可能导致程序莫名其妙地停 止、崩溃，或者不断消耗内存直至资源耗尽。由于C/C++语言本身的特质和历史原因，程序员使用内存需要注意的事项较多，而且语言本身也不提供类似Java的垃圾清理机制。编程人员使用一定的工具来查找和调试内存相关问题是十分必要的。

       总的说来，与内存有关的问题可以分成两类：内存访问错误和内存使用错误。内存访问错误包括错误地读取内存和错误地写内存。错误地读取内存可能让你的模块返回意想不到的结果，从而导致后续的模块运行异常。错误地写内存可能导致系统崩溃。内存使用方面的错误主要是指申请的内存没有正确释放，从而使程序运行逐渐减慢，直至停止。这方面的错误由于表现比较慢很难被人工察觉。程序也许运行了很久才会耗净资源，发生问题。

　　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（声明变量）、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。

      char s1[] = "hello";

     char s2[] = "hello";

    cout<<(s1==s2)<<endl;   //这里是0，因为s1，s2是数组形式的字符，系统会自动在栈区为其分配空间，所以s1，s2是指向不同的区域的

    char *s1 = "hello";

     char *s2 = "hello";

     cout<<(s1==s2)<<endl; //这里是1，因为s1，s2是指针的形式的字符指针，系统为其分配的空间是在栈区的，但是"hello"是存放在常量区域的，所以s1，s2是指向同一区域的，故比较时，是相等的。