heap和stack有什么区别

本文深入解析了栈(stack)与堆(heap)的区别,包括它们的申请方式、系统响应、大小限制、效率对比及存储内容。同时,文章还阐述了两者在数据结构层面的不同,帮助读者全面理解这两种内存管理方式。

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  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,对于Java需要手动new Object()的形式开辟
  2. 申请后系统的响应
    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。
    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,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
    stack: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。
    heap: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。
  4. 申请效率的比较:
    stack:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。
    heap: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。
  5. heap和stack中的存储内容
    stack: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。
    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. 数据结构层面的区别还有就是数据结构方面的堆和栈,
    这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是(满足堆性质的)优先队列的一种数据结构,第1个元素有最高的优先权;
    栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。
    虽然堆栈,堆栈的说法是连起来叫,但是他们还是有很大区别的,连着叫只是由于历史的原因。
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