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堆與棧解析

編輯:C++入門知識

  在進行C/C++編程時需要程序員對內存的了解比較精確,經常使用到的內存有以下幾種:

      棧:由編譯器自動分配和釋放,存放函數的參數值、局部變量的值,操作方式類似於數據結構中的棧

      堆:一般由程序員分配和釋放,與數據結構中的堆是兩碼事,操作方式類似於鏈表

      全局區(靜態區):全局變量和靜態變量的存儲時放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域,未初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域,程序結束後由系統釋放

      文字常量區:常量字符串

      程序代碼區:程序的二進制代碼

      用代碼解析:

     

[cpp]
<SPAN style="FONT-SIZE: 24px">int a=0;//全局初始化區  
char *p1;//全局未初始化區  
main() 

    int b;//棧  
    char s[]="aaa";//棧  
    char *p2;//棧  
    char *p3="bbb";//p3在棧,“bbb”在常量區  
 
    static int c=0;//全局初始化區  
    p1=(char*)malloc(10);//堆  
    strcpy(p1,"123");//123 在常量區  

</SPAN> 

int a=0;//全局初始化區
char *p1;//全局未初始化區
main()
{
 int b;//棧
 char s[]="aaa";//棧
 char *p2;//棧
 char *p3="bbb";//p3在棧,“bbb”在常量區

 static int c=0;//全局初始化區
 p1=(char*)malloc(10);//堆
 strcpy(p1,"123");//123 在常量區
}

      區別:

     1,棧由系統自動分配和釋放,堆由程序員申請並釋放

     2,只要棧的剩余空間大於所申請的空間,系統就分配,否則,報異常

對於堆,操作系統有一個記錄空閒內存地址的鏈表,當系統收到申請時,會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大於所申請空間的堆節點,然後將該節點從空閒區鏈表中刪除,將該節點的空間分配給程序,若是找到的節點地址空間大於申請的大小,系統會把剩余的節點空間重新添加到內存空閒區鏈表中

     3,對與棧,在window下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的區域,棧的大小事2MB,如果申請的空間超過棧的剩余空間,將提示棧溢出

對與堆,是向高地址擴展的數據結構,且不連續,堆的大小受限於計算機系統的虛擬內存,堆獲得的空間比較大,也比較靈活

     4,申請效率,棧由系統分配,速度快,程序員無法控制。堆由程序員分配,速度慢,容易產生碎片,用起來方便

     5,內容,棧在函數調用時,參數由右往左入棧,然後是局部變量,靜態變量不入棧 出棧時,局部變量先出棧,然後是參數。堆一般用堆的頭部用一個字節存放堆的大小,便於delete或者free

     對於如下函數:

    

[cpp]
void fun(int param1,int param2,int param3) 

    int var1=param1; 
    int var2=param2; 
    int var3=param3; 
    { 
 
        other code; 
 
    } 

void fun(int param1,int param2,int param3)
{
 int var1=param1;
 int var2=param2;
 int var3=param3;
 {

  other code;

 }
}


     當調用函數時,棧是從高地址向低地址分布,EBP是棧底指針,ESP是棧頂指針,參數從右往左入棧,先壓param3,然後是param2,最後是param3,然後是函數的返回地址入棧,進入函數後函數地址入棧,EBP入棧,然後把ESP值給EBP,再接著是局部變量入棧,即var1入棧,var2入棧,var3入棧,按照聲明的順序存放在EBP-4,EBP-8,EBP-12的位置

     

 \
 


     函數調用小結:調用一個函數時,先將堆棧原先的基址(EBP)入棧,以保存之前任務的信息。然後將棧頂指針的值賦給EBP,將之前的棧頂作為新的基址(棧底),然後再這個基址上開辟相應的空間用作被調用函數的堆棧。函數返回後,從EBP中可取出之前的ESP值,使棧頂恢復函數調用前的位置;再從恢復後的棧頂可彈出之前的EBP值(已入棧),因為這個值在函數調用前一步被壓入堆棧。這樣,EBP和ESP就都恢復了調用前的位置,堆棧恢復函數調用前的狀態。

 


 

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