栈内存和堆内存

 堆和栈这两个字我们已经接触多很多次,那么具体是什么存在栈中什么存在堆中呢?就拿JavaScript中的变量来说:

         首先JavaScript中的变量分为基本类型和引用类型。

         基本类型就是保存在栈内存中的简单数据段,而引用类型指的是那些保存在堆内存中的对象。

  

堆和栈:

        栈:为编译器自动分配和释放,如函数参数、局部变量、临时变量等等
     堆:为成员分配和释放,由程序员自己申请、自己释放。否则发生内存泄露。典型为使用new申请的堆内容。 
             

1、基本类型 

         基本类型有Undefined、Null、Boolean、Number 和String。这些类型在内存中分别占有固定大小的空间,他们的值保存在栈空间,我们通过按值来访问的。

                       

2、引用类型

          引用类型,值大小不固定,栈内存中存放地址指向堆内存中的对象。是按引用访问的。如下图所示:栈内存中存放的只是该对象的访问地址,在堆内存中为这个值分配空间由于这种值的大小不固定,因此不能把它们保存到栈内存中。但内存地址大小的固定的,因此可以将内存地址保存在栈内存中。 这样,当查询引用类型的变量时, 先从栈中读取内存地址, 然后再通过地址找到堆中的值。对于这种,我们把它叫做按引用访问。

            


其他语言中的内存分配类似。

     PS:当我们看到一个变量类型是已知的,就分配在栈里面,比如INT,Double等。其他未知的类型,比如自定义的类型,因为系统不知道需要多大,所以程序自己申请,这样就分配在堆里面。

     

                   

为什么会有栈内存和堆内存之分?

     通常与垃圾回收机制有关。为了使程序运行时占用的内存最小。

     当一个方法执行时,每个方法都会建立自己的内存栈,在这个方法内定义的变量将会逐个放入这块栈内存里,随着方法的执行结束,这个方法的内存栈也将自然销毁了。因此,所有在方法中定义的变量都是放在栈内存中的;

     当我们在程序中创建一个对象时,这个对象将被保存到运行时数据区中,以便反复利用(因为对象的创建成本通常较大),这个运行时数据区就是堆内存。堆内存中的对象不会随方法的结束而销毁,即使方法结束后,这个对象还可能被另一个引用变量所引用(方法的参数传递时很常见),则这个对象依然不会被销毁,只有当一个对象没有任何引用变量引用它时,系统的垃圾回收机制才会在核实的时候回收它。


栈内存堆内存是程序运行时用于存储数据的两种主要内存区域,它们在管理方式、访问速度、生命周期等方面存在显著差异。 ### 栈内存的工作原理与特点 栈内存是一种后进先出(LIFO)的数据结构,用于存储函数调用时的局部变量、参数、返回地址等信息。每当一个函数被调用时,系统会为该函数分配一块栈空间,称为栈帧。函数执行完毕后,这块栈空间会被自动释放。栈内存的分配释放由编译器自动完成,因此效率较高。由于栈内存的管理是自动的,程序员无需手动干预,减少了内存泄漏的风险[^2]。 ### 堆内存的工作原理与特点 堆内存是一种动态分配的内存区域,用于存储程序运行时需要动态创建的对象或数据。与栈内存不同,堆内存的生命周期不受函数调用的限制,程序员需要显式地请求分配内存(如使用 `malloc` 或 `new`),并在不再需要时手动释放内存(如使用 `free` 或 `delete`)。堆内存的灵活性较高,但同时也带来了内存泄漏悬空指针等风险[^1]。 ### 栈内存堆内存的区别 1. **管理方式**:栈内存的分配释放由编译器自动管理,而堆内存则需要程序员手动管理[^2]。 2. **访问速度**:栈内存的访问速度较快,因为其分配释放操作简单且连续;相比之下,堆内存的访问速度较慢,因为它需要通过指针进行间接访问,并且可能存在碎片化问题[^1]。 3. **生命周期**:栈内存的生命周期与函数调用紧密相关,函数执行完毕后,栈内存会被自动释放;而堆内存的生命周期由程序员控制,只有在显式释放后才会被回收[^2]。 4. **容量限制**:栈内存的容量通常较小,适合存储短生命周期的小规模数据;而堆内存的容量较大,适合存储动态需求的大规模数据或跨作用域的数据[^2]。 5. **安全性**:由于栈内存的管理是自动的,因此安全性较高;而堆内存需要手动管理,存在内存泄漏悬空指针的风险[^2]。 ### 内存分配示例 在 C 语言中,可以通过 `malloc` 函数动态分配堆内存。以下是一个简单的示例代码,展示了如何从堆内存中分配一块内存并使用它: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> char *get_memory(int memory_size) { char *p = NULL; p = (char *)malloc(sizeof(char) * memory_size); if (p == NULL) { return NULL; } return p; } int main() { char *p = NULL; p = get_memory(10); if (p == NULL) { return 0; } strcpy(p, "123456"); printf("%s\n", p); free(p); // 释放堆内存 return 0; } ``` ### 闭包与堆内存 在某些编程语言中,闭包可以捕获其周围环境中的变量,并在函数外部继续使用这些变量。这种情况下,闭包可能会导致堆内存的使用,因为被捕获的变量需要在函数执行结束后仍然保持有效。为了确保这些变量不会被提前释放,它们通常会被分配在堆内存中[^1]。 ### 总结 栈内存堆内存各有优劣,选择合适的内存类型取决于具体的应用场景。栈内存适用于短生命周期、小规模数据,依赖编译器自动管理,高效但容量受限;而堆内存适用于动态需求、大规模或跨作用域数据,需手动管理,灵活但有泄漏风险。在开发过程中,优先使用栈内存以保证安全性,必要时结合堆内存智能指针实现灵活管理[^2]。
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