内存管理问题(堆内存和栈内存)及二叉树先序遍历递归与非递归为例

最新推荐文章于 2023-09-09 15:19:16 发布

xcl_路路

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分类专栏： C\C++ 文章标签：数据结构、操作系统

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本文详细解析C++程序中数据存储的四个主要区域：栈存储区、堆存储区、全局及静态存储区、常量存储区，并讨论了递归程序可能导致的栈溢出风险。通过实例展示了非递归实现方法，增强了程序的健壮性。

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（一）内存空间分类

1.在程序中，data存储在不同的区段（4个）：栈存储区，堆存储区，全局及静态存储区，常量存储区。

栈存储区：主要存参数和局部变量，空间由编译器负责分配和回收，数据后进先出故叫得名；

堆存储区：主要存储动态分配的内存块，这里的数据空间编译器不处理，由程序员负责分配以及回收，如果程序始终没有主动释放，则在程序结束时操作系统回收；

全局及静态存储区：主要存储全局变量和静态变量，其生命周期在程序运行期间始终存在，程序结束时操作系统回收该空间，故事用单独的区段管理全局及静态数据；

常量存储区：又叫字符串常量区，用于存放字符串常量，返回字符串空间首地址。

2.无论指向谁，指向哪个区的地址，指针变量自身都在栈存储区。

3.栈空间由计算机底层的支持，压栈出栈效率高；堆空间效率相对低，需要扫描空间链表，调整，空间合并等操作。

（二）递归程序潜在风险

1.例如二叉树的先序遍历：

rLR: 先访问根节点，递归访问左右；

 void preOrder(BiTree *root)

  {

       if(node!=NULL)

       {

             visit(root);

             preOrder(root->lchild);

             preOrder(root->rchild);

       }

  }

问题：递归层数过深时，可能产生栈溢出。

每一次递归调用会保留现场，把当前的上下文压入函数栈，直到栈空间用尽，栈溢出。

示例：上述先序递归遍历的非递归形式：代码在图下面。

void preOrder(BiTree *root)
{
	stack<BiTree*>s;
	Bitree *p=root;
	
	while(p!=NULL|| !s.empty())
	{
		while(p!=NULL)
		{
			visit(p);
			s.push(p);
			p=p->lchild;
		}
	
		if(!s.empty())
		{
			p=s.top();
			s.pop();
			p==->rchild;
		}
	}
}

说明：非递归遍历代码固然比递归的长了许多，不太优美，但是通过循环代替了递归实现遍历，提高了健壮性，避免递归的栈溢出。