堆和栈的区别


1、内存分配方面:

    堆:一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式是类似于链表。可能用到的关键字如下:new、malloc、delete、free等等。

    栈:由编译器(Compiler)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中的栈。

2、申请方式方面:

    堆:需要程序员自己申请,并指明大小。在c中用malloc函数,如char* p1 = (char *)malloc(10);在C++中用new运算符,如char* p2 = new char[10],但是注意p1、p2本身是在栈中的。因为他们还是可以认为是局部变量。

    栈: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。

3、系统响应方面:

    堆: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,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,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

    栈: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。

4、大小限制方面:

    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。

    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,栈的大小是固定的(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。

5、效率方面:

    堆:是由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,另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。

    栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

6、存放内容方面:

    堆: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。

    栈: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,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。

7、存取效率方面:

    堆:char *s1 = "Hellow Word";是在编译时就确定的;

    栈:char s1[] = "Hellow Word";是在运行时赋值的;用数组比用指针速度要快一些,因为指针在底层汇编中需要用edx寄存器中转一下,而数组在栈上直接读取。

(来自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_4bd21b63010008m8.html)

<think>好的,用户想了解区别以及函数调用时通常使用哪一种。首先,我需要回顾的基本概念。根据引用[2],函数调用时会使用来维护函数帧,包括临时变量现场保护。由系统自动管理,而需要手动分配释放,比如用malloc或new。 接下来,我得整理两者的主要区别。内存分配方式:自动分配,手动。管理方式:由编译器管理,由程序员控制。生命周期方面,变量随函数结束释放,需要显式释放。空间大小也不同,通常较小,较大。分配效率上,更快,较慢。碎片问题,几乎没有,可能有碎片。 然后,函数调用中的使用场景。根据引用[2],函数调用时使用来保存局部变量、参数返回地址。通常用于动态数据,如需要长期存在或大内存的情况。比如,在递归函数中,可能会溢出,这时候可能需要用,但一般情况下函数调用还是依赖。 用户可能还关心为什么函数调用用而不是,可能需要解释的高效自动管理的优势。另外,可能需要提到溢出内存泄漏的问题,帮助用户理解两者的风险。 需要确保回答结构清晰,分点说明区别,再分别说明使用场景。同时引用相关的参考资料,如函数帧的维护内存管理部分。最后,生成的相关问题要围绕的对比应用,可能包括内存分配错误、数据结构选择等。</think>### 的主要区别及函数调用时的使用场景 #### 一、的核心区别 1. **内存分配方式** - ****:由系统自动分配释放,例如函数调用时局部变量的存储空间$arr[0]$[^2] - ****:需手动申请(如`malloc`/`new`)释放(如`free`/`delete`),例如动态创建对象或数组 2. **管理方式与生命周期** - ****:编译器自动管理,变量生命周期与函数调用周期一致,函数结束时自动销毁[^2] - ****:程序员需显式控制内存生命周期,忘记释放会导致内存泄漏 3. **空间大小与扩展性** - ****:空间有限(通常MB级别),超出容量会导致溢出(如深度递归时) - ****:可用空间可达系统虚拟内存上限,适合大块数据存储 4. **性能对比** - ****:分配仅需移动指针,效率高(纳秒级) - ****:需通过内存管理器,可能涉及系统调用,效率较低(微秒级) 5. **内存碎片** - ****:严格后进先出(LIFO),无碎片问题 - ****:频繁分配释放可能产生内存碎片 --- #### 二、函数调用中的典型应用 1. **的核心使用场景** - **局部变量存储**:如函数内定义的`int x`或结构体实例 - **函数调用链**:保存返回地址、参数传递、寄存器状态等 - **临时表达式计算**:如算术运算中间结果`(a+b)*c` - **自动作用域管理**:通过指针自动回收资源 2. **的典型应用场景** - **动态数据结构**:如链表节点`Node* p = new Node()` - **大内存需求**:超过容量的大型数组`int* buf = new int[1e6]` - **跨函数生命周期**:需在多个函数间共享的数据 - **不确定大小的对象**:如运行时决定长度的字符串 --- #### 三、示例对比 ```cpp // 内存示例:自动管理 void func_stack() { int a = 10; // 分配 char buffer[1024]; // 数组 } // 内存示例:手动管理 void func_heap() { int* p = new int(20); // 分配 delete p; // 必须显式释放 } ``` ---
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