C++的栈空间和堆空间

本文深入解析了C/C++程序中栈与堆的内存分配方式、申请与释放机制、大小限制及申请效率,详细对比了两者之间的区别,并提供了在实际开发中如何合理运用栈与堆的建议。

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一直都把堆栈放一起,所以很多人会误以为他们的组合是一个词语,就像“衣服”一样简单,其实不然,今天在下就将最近学习总结的一些与大家分享。 
     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的栈。
      2、堆区(heap):一般是由程序员分配释放,若程序员不释放的话,程序结束时可能由OS回收,值得注意的是他与数据结构的堆是两回事,分配方式倒是类似于数据结构的链表。
     3、全局区(static):也叫静态数据内存空间,存储全局变量和静态变量,全局变量和静态变量的存储是放一块的,初始化的全局变量和静态变量放一块区域,没有初始化的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,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。
    堆和栈的区别:
      一、由以上综述就可以得知,他们程序的内存分配方式不同。
      二、申请和响应不同:
     1、申请方式:stack由系统自动分配,heap需要程序员自己申请,C中用函数malloc分配空间,用free释放,C++用new分配,用delete释放。
     2、申请后系统的响应:
      栈:只要栈的剩余空间大于所申请的空间,体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的空间的堆结点,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语句就能够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,系统会将多余的那部分重新放入空闲链表中。
     三、 申请的大小限制不同:
     栈:在windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域,栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,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,这是由于系统是由链表在存储空闲内存地址,自然堆就是不连续的内存区域,且链表的遍历也是从低地址向高地址遍历的,堆得大小受限于计算机系统的有效虚拟内存空间,由此空间,堆获得的空间比较灵活,也比较大。
     四、申请的效率不同:
     栈:栈由系统自动分配,速度快,但是程序员无法控制。
     堆:堆是有程序员自己分配,速度较慢,容易产生碎片,不过用起来方便。
     五、堆和栈的存储内容不同:
     栈:在函数调用时,第一个进栈的是主函数中函数调用后的下一条指令的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是从右往左入栈的,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。
     堆:一般是在堆得头部用一个字节存放堆得大小,具体内容由程序员安排。
Java栈空间C++栈的大小并没有一个固定的比较标准,因为它们的大小取决于具体的实现运行环境。以下是一些影响栈大小的因素: 1. **操作系统硬件**:不同的操作系统硬件架构对栈大小的限制不同。 2. **编译器设置**:在C++中,编译器通常允许通过编译选项来设置栈的大小。例如,GCC编译器可以使用`-Wl,--stack`选项来设置栈的大小。 3. **JVM设置**:在Java中,栈的大小可以通过JVM参数来设置,例如`-Xss`参数可以用来指定线程的栈大小。 ### Java栈空间 Java的栈空间主要用于存储线程的调用栈信息。每个线程在创建时都会分配一个栈空间栈空间的大小可以通过JVM参数来设置。例如,使用`-Xss`参数可以指定每个线程的栈大小: ```sh java -Xss1m MyClass ``` 上述命令将每个线程的栈大小设置为1MB。 ### C++C++的栈大小通常在编译时通过编译器选项来设置。例如,使用GCC编译器时,可以使用以下命令来设置栈的大小: ```sh gcc -Wl,--stack,16777216 -o myprogram myprogram.cpp ``` 上述命令将栈大小设置为16MB。 ### 比较 由于JavaC++的栈大小都可以通过不同的方式进行设置,因此不能简单地说哪个更大。具体的栈大小需要根据实际的应用场景需求来调整。在大多数情况下,JavaC++的栈大小都可以满足大多数应用的需求,但在某些特定的应用场景下,可能需要根据实际情况进行调整。
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