两层含义
堆(Heap)与栈(Stack)
(1)程序内存中,堆与栈表示两种内存管理方式
(2)数据结构中,堆与栈表示两种常用的数据结构
程序内存中
直接看结论:栈是自动分配 堆是手动分配,需要手动释放
1.1栈
栈由操作系统自动分配释放 ,用于存放函数的参数值、局部变量等
int main() {
int b; //栈
char s[] = "abc"; //栈
char *p2; //栈
}
其中函数中定义的局部变量按照先后定义的顺序依次压入栈中,也就是说相邻变量的地址之间不会存在其它变量。栈的内存地址生长方向与堆相反,由高到底,所以后定义的变量地址低于先定义的变量,比如上面代码中变量 s 的地址小于变量 b 的地址,p2 地址小于 s 的地址。栈中存储的数据的生命周期随着函数的执行完成而结束。
生命周期(局部变量在函数被调用时创建,并在函数执行结束后自动销毁 上述代码中 当main被调用时,系统会为b、s和p2分配内存。 在函数执行期间,这些变量可以被访问和使用。 当函数执行结束时,这些变量的内存空间会被自动释放,变量也随之销毁)
+---------------------+
| 高地址 |
+---------------------+
| p2 |
+---------------------+
| s[9] |
| s[8] |
| s[7] |
| s[6] |
| s[5] |
| s[4] |
| s[3] |
| s[2] |
| s[1] |
| s[0] |
+---------------------+
| b |
+---------------------+
| 低地址 |
+---------------------+
1.2堆
堆由开发人员分配和释放, 若开发人员不释放,程序结束时由 OS 回收
int main() {
// C 中用 malloc() 函数申请
//malloc函数用于动态内存分配,其全称为memory allocation,
//用于申请一块连续的指定大小的内存块区域,并以void*类型返回分配的内存区域地址
char* p1 = (char *)malloc(10);
cout<<(int*)p1<<endl; //输出:00000000003BA0C0
// 用 free() 函数释放
free(p1);
// C++ 中用 new 运算符申请
char* p2 = new char[10];
cout << (int*)p2 << endl; //输出:00000000003BA0C0
// 用 delete 运算符释放
delete[] p2;
}
其中 p1 所指的 10 字节的内存空间与 p2 所指的 10 字节内存空间都是存在于堆。堆的内存地址生长方向与栈相反,由低到高,但需要注意的是,后申请的内存空间并不一定在先申请的内存空间的后面,即 p2 指向的地址并不一定大于 p1 所指向的内存地址,原因是先申请的内存空间一旦被释放,后申请的内存空间则会利用先前被释放的内存,从而导致先后分配的内存空间在地址上不存在先后关系。堆中存储的数据若未释放,则其生命周期等同于程序的生命周期。
关于堆上内存空间的分配过程,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节点,然后将该节点从空闲节点链表中删除,并将该节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语句才能正确地释放本内存空间。由于找到的堆节点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动地将多余的那部分重新放入空闲链表。
+---------------------+
| 高地址 |
+---------------------+
| 空闲链表节点 |
| 大小: 20 字节 |
+---------------------+
| 空闲链表节点 |
| 大小: 15 字节 |
+---------------------+
| 空闲链表节点 |
| 大小: 10 字节 |
+---------------------+
| 空闲链表节点 |
| 大小: 30 字节 |
+---------------------+
| 低地址 |
+---------------------+
假设程序申请了两个内存空间,分别为10字节和10字节: p1 指向第一个被分配的10字节内存。 p2 指向第二个被分配的10字节内存