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要說堆、棧的區(qū)別，首先要有一個概念：一個進程的4G虛擬地址空間劃分：（如圖）
整體上從低地址到高地址可以劃分為：3G的用戶空間和1G的內(nèi)核空間。 用戶空間中：從低地址到高地址分別為：128M的不可以訪問區(qū)；.text指令段；.data數(shù)據(jù)段；.bss數(shù)據(jù)段；... ；heap堆區(qū)（自低地址向高地址開辟空間）；....；stack棧區(qū)（自高地址向低地址開辟空間）;...... ---------------------------------------------（簡要說明各個段的作用 詳細介紹下面兩份） 堆區(qū)（heap）。用于動態(tài)內(nèi)存分配。堆在內(nèi)存中位于BSS區(qū)和棧區(qū)之間。一般由程序員分配和釋放，若程序員不釋放，程序結束時有可能由OS回收。 棧區(qū)。由編譯器自動分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結構中的棧。每當一個函數(shù)被調(diào)用，該函數(shù)返回地址和一些關于調(diào)用的信息，比如某些寄存器的內(nèi)容，被存儲到棧區(qū)。然后這個被調(diào)用的函數(shù)再為它的自動變量和臨時變量在棧區(qū)上分配空間，這就是C實現(xiàn)函數(shù)遞歸調(diào)用的方法。每執(zhí)行一次遞歸函數(shù)調(diào)用，一個新的?？蚣芫蜁皇褂茫@樣這個新實例棧里的變量就不會和該函數(shù)的另一個實例棧里面的變量混淆。 下面一個例子： void f() { int* p=new int[5]; } 這條短短的一句話就包含了堆與棧，關鍵new指示分配了一塊堆內(nèi)存，而指針P分配的是一塊棧內(nèi)存，所以這句話的意思就是：在棧內(nèi)存中存放了一個指向一塊堆內(nèi)存的指針p。在程序會先確定在堆中分配內(nèi)存的大小，然后調(diào)用operator new分配內(nèi)存，然后返回這塊內(nèi)存的首地址，放入棧中。 二者區(qū)別： 1、申請方式不同：堆的話，程序員動態(tài)申請，new和malloc（）申請的空間；棧，由編譯器在需要的時候分配，在不需要的時候自動清除的變量的存儲區(qū)。里面的變量通常是局部變量、函數(shù)參數(shù)等。 2、管理方式不同。堆，程序員自己管理，若沒有free、delete釋放，程序結束后由OS釋放。棧，系統(tǒng)管理。 3、空間大小不同。棧是自高址向低地址擴展的結構，是一塊連續(xù)內(nèi)存區(qū)域，棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預先規(guī)定好的，當申請的空間超過棧的剩余空間時，將提示溢出。因此，用戶能從棧獲得的空間較小，通常為1M，也有2M的，可修改。 Linux下，可用命令:ulimit -s 查看棧大小 并重新設置大小。
堆是自低地址向高地址擴展的數(shù)據(jù)結構（它的生長方向與內(nèi)存的生長方向相同），是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。因為系統(tǒng)是用鏈表來存儲空閑內(nèi)存地址的，且鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。由此可見，堆獲得的空間較靈活，也較大。堆的大小受限于計算機系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。一般來講在32位系統(tǒng)下，堆內(nèi)存可以達到2.9G的大小。（除去1G的內(nèi)核空間，幾乎占滿3G的用戶空間） 4、申請后系統(tǒng)的響應： 棧：只要棧的空間大于所申請空間，系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存，否則將報異常提示棧溢出。 堆：操作系統(tǒng)有一個記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表，當系統(tǒng)收到程序的申請時，會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點，然后將該結點從空閑鏈表中刪除，并將該結點的空間分配給程序，另外，對于大多數(shù)系統(tǒng)，會在這塊內(nèi)存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的free語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外，找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小，系統(tǒng)會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。 對于堆來講，頻繁的malloc/free勢必會造成內(nèi)存空間的不連續(xù)，從而造成大量的碎片，使程序效率降低。對于棧就不會存在這個問題。 堆上頻繁的new delete會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，棧上是連續(xù)的空間則不會有這個問題。 6）分配效率：棧是機器系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)結構，計算機會在底層對棧提供支持：分配專門的寄存器存放棧的地址，壓棧出棧都有專門的指令執(zhí)行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是C/C++函 數(shù)庫提供的，它的機制是很復雜的，例如為了分配一塊內(nèi)存，庫函數(shù)會按照一定的算法，在堆內(nèi)存中搜索可用的足夠大小的空間，如果沒有足夠大小的空間（可能是 由于內(nèi)存碎片太多），就有可能調(diào)用系統(tǒng)功能去增加程序數(shù)據(jù)段的內(nèi)存空間，這樣就有機會分到足夠大小的內(nèi)存，然后進行返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。 推薦一篇文章，詳細介紹4G虛擬地址空間中各個段。 |
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