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标题: 堆与栈都是干什么用的？？ [打印本页]

作者: 高云飞 时间: 2012-5-20 21:57
标题: 堆与栈都是干什么用的？？
这两个有什么区别？？分别用来存储什么样的数据？

作者: 胥江 时间: 2012-5-20 22:01
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。 - 程序结束后由系统释放。
  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"; 123456/0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"); 123456/0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 = new char[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块内存，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。堆中的具体内容由程序员安排。

  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，再根据edx读取字符，显然慢了。
网上转载

作者: hongbo 时间: 2012-5-20 23:09
说的，够详细了

作者: 黑马-唐磊 时间: 2012-5-20 23:14
栈的主要机制可以用数组来实现,但也可以用链表来实现,栈的容量通常很小,是临时数据结构.栈只允许访问一个数据项:即插入的数据项,移除这个数据才能访问倒数第二个插入数据项,一次类推,这种机制在不少编程环境中都很有用,大部分微处理器运用基于栈的体系结构,当调用一个方法时,把他的返回地址和参数压入栈,当方法返回结束那些数据就出栈,栈就像邮政服务一样,许多人工作时收到信后,会随手将它仍在大厅桌子上的信堆上,或者把它投入一个站们的框里,等他们有空闲的时候,就会从上到下处理这些堆积的邮件,他们首先打开堆叠在最上面的信,然后做出相应的处理--付账单,扔掉邮件或者其它什么事情,第一封处理完后,接下来就会处理下一封,此时它正处于信堆的最上面,按照此方法处理下去,直到最后轮到信堆最下面的一封(此时它在信堆的最上面)
另一个模拟栈的例子是在一个普通工作口发生的情景:某人正忙于做一个长期项目(A),但是被同事打断叫去临时帮忙做另一个项目(B),当他们做到B的时候,负责财务的同事要他们去开关于旅行话费的会议C,在开会的过程中,他接到销售人员的紧急电话,花了几分钟解决了一个庞大的商品纠纷(D),挂上电话,处理完事情D接着开会,开完会C,接着做项目B,做完B后,才可以继续去做项目A,优先级的项目被压倒栈底,等待回来处理,这些就是我局的形象化例子关于栈
堆是一种树,由它实现的优先级队列的插入和删除的时间复杂度都是O(logN)尽管删除的时间变慢了一些,但是插入的时间快了很多,当速度非常重要时,而且有很多插入操作时,可以选择堆来实现优先级队列,这里的堆是一种特殊的二叉树,这也就是说除了数的最后一层节点不需要是满的,其它的每一层从左到右全是满的,它常常用一个数组来实现的.堆中的每一个节点都满足堆的条件,也就是说每一个节点的关键字都大于或等于这个节点的关键字

作者: 魏涞 时间: 2012-5-21 00:18
好久没看见C++中的指针了，怀念啊，可惜现在都忘得差不多了。有时间，一定要在看看C++

作者: 陌花╮有意、 时间: 2012-5-21 01:04
堆和栈就是划分在内存中的不同区域
堆主要用于存放new出来的数据，而栈则用于存储局部变量希望可以帮到你

作者: 高云飞 时间: 2012-5-21 08:38

胥江发表于 2012-5-20 22:01
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 ...

全局静态初始化区与全局静态未初始化区，是在堆内存中，还是在栈内存中？还是都不在，自己是独立的一个概念？

作者: 伊文龙 时间: 2012-5-21 10:49
我的理解：
说白了，栈里存的是对象的引用，堆里存的是对象的本体。

作者: 贾旭 时间: 2012-5-21 11:05
我们需要了解的就是堆、栈、和方法区。
堆内存是存储对象实体
栈内存是存储对象的引用
方法区存储的是静态方法和非静态方法。
说的不太好，坐等高手。

作者: 余宏 时间: 2012-5-21 11:26
栈(stack)与堆(heap)都是Java用来在Ram中存放数据的地方。
栈相比于堆来说，栈存取速度比堆要快，仅次于直接位于CPU中的寄存器。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。另外，栈数据可以共享。堆可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢

作者: 山水游客 时间: 2012-5-21 13:04
栈与堆都是Java用来在Ram中存放数据的地方。与C++不同，Java自动管理栈和堆，程序员不能直接地设置栈或堆。
Java的堆是一个运行时数据区,类的对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的，堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。

栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量（,int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和对象句柄。

栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义：

int a = 3;
int b = 3；

编译器先处理int a = 3；首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找栈中是否有3这个值，如果没找到，就将3存放进来，然后将a指向3。接着处理int b = 3；在创建完b的引用变量后，因为在栈中已经有3这个值，便将b直接指向3。这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。

这时，如果再令a=4；那么编译器会重新搜索栈中是否有4值，如果没有，则将4存放进来，并令a指向4；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b的值。

要注意这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的，因为这种情况a的修改并不会影响到b, 它是由编译器完成的，它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，会影响到另一个对象引用变量。

String是一个特殊的包装类数据。可以用：

String str = new String("abc");
String str = "abc";

两种的形式来创建，第一种是用new()来新建对象的，它会在存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。而第二种是先在栈中创建一个对String类的对象引用变量str，然后查找栈中有没有存放"abc"，如果没有，则将"abc"存放进栈，并令str指向”abc”，如果已经有”abc” 则直接令str指向“abc”。
比较类里面的数值是否相等时，用equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==，下面用例子说明上面的理论。

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //true

可以看出str1和str2是指向同一个对象的。

String str1 =new String ("abc");
String str2 =new String ("abc");
System.out.println(str1==str2); // false

用new的方式是生成不同的对象。每一次生成一个。

因此用第二种方式创建多个”abc”字符串,在内存中其实只存在一个对象而已. 这种写法有利与节省内存空间. 同时它可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。而对于String str = new String("abc")；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象，从而加重了程序的负担。

另一方面, 要注意: 我们在使用诸如String str = "abc"；的格式定义类时，总是想当然地认为，创建了String类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！而可能只是指向一个先前已经创建的对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象。

由于String类的immutable（不可变）性质，当String变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer类，以提高程序效率。

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