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数据结构栈和堆的区别 堆和栈的区别 之 数据结构和内存

  数据结构的栈和堆

  首先在数据结构上要知道堆栈,尽管我们这么称呼它,但实际上堆栈是两种数据结构:堆和栈。

  堆和栈都是一种数据项按序排列的数据结构。

  栈就像装数据的桶或箱子

  我们先从大家比较熟悉的栈说起吧,它是一种具有后进先出性质的数据结构,也就是说后存放的先取,先存放的后取。

  这就如同我们要取出放在箱子里面底下的东西(放入的比较早的物体),我们首先要移开压在它上面的物体(放入的比较晚的物体)。

  堆像一棵倒过来的树

  由于堆的这个特性数据结构栈和堆的区别,常用来实现优先队列,堆的存取是随意,这就如同我们在图书馆的书架上取书,虽然书的摆放是有顺序的,但是我们想取任意一本时不必像栈一样,先取出前面所有的书,书架这种机制不同于箱子,我们可以直接取出我们想要的书。

  内存分配中的栈和堆

  先看百度百科中的内存堆栈介绍:

  堆栈空间分配

  栈(操作系统):由操作系统自动分配释放 ,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。

  堆(操作系统): 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,分配方式倒是类似于链表。

  堆栈缓存方式

  栈使用的是一级缓存, 他们通常都是被调用时处于存储空间中,调用完毕立即释放。

  堆则是存放在二级缓存中,生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定(并不是一旦成为孤儿对象就能被回收)。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。

  下面就说说C语言程序内存分配中的堆和栈,这里有必要把内存分配也提一下,大家不要嫌我啰嗦,一般情况下程序存放在Rom(只读内存,比如硬盘)或Flash中,运行时需要拷到RAM(随机存储器RAM)中执行,RAM会分别存储不同的信息,如下图所示:

  堆和栈的区别 实例_c语言堆和栈的区别_数据结构栈和堆的区别

  内存中的栈区处于相对较高的地址以地址的增长方向为上的话,栈地址是向下增长的。

  栈中分配局部变量空间,堆区是向上增长的用于分配程序员申请的内存空间。另外还有静态区是分配静态变量,全局变量空间的;只读区是分配常量和程序代码空间的;以及其他一些分区。

  来看一个网上很流行的经典例子:

  main.cpp

  <pre>int a = 0; //全局初始化区
<p>堆和栈的区别 实例_c语言堆和栈的区别_数据结构栈和堆的区别

char *p1; //全局未初始化区
main()
{

int b; //栈 
char s[] = "abc"; //栈 
char *p2; //栈 
char *p3 = "123456"; //123456在常量区,p3在栈上。 
static int c =0; //全局(静态)初始化区 
p1 = (char *)malloc(10); //堆 
p2 = (char *)malloc(20);  //堆 </pre></p>

  0.申请方式和回收方式不同

  不知道你是否有点明白了。

  堆和栈的第一个区别就是申请方式不同:栈(英文名称是stack)是系统自动分配空间的,例如我们定义一个 char a;系统会自动在栈上为其开辟空间。而堆(英文名称是heap)则是程序员根据需要自己申请的空间,例如(10);开辟十个字节的空间。

  由于栈上的空间是自动分配自动回收的,所以栈上的数据的生存周期只是在函数的运行过程中,运行后就释放掉,不可以再访问。而堆上的数据只要程序员不释放空间数据结构栈和堆的区别 堆和栈的区别 之 数据结构和内存,就一直可以访问到,不过缺点是一旦忘记释放会造成内存泄露。还有其他的一些区别我认为网上的朋友总结的不错这里转述一下:

  1.申请后系统的响应

  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。

  堆: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 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。

  也就是说堆会在申请后还要做一些后续的工作这就会引出申请效率的问题。

  2.申请效率的比较

  根据第0点和第1点可知。

  栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

  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。

  3.申请大小的限制

  c语言堆和栈的区别_数据结构栈和堆的区别_堆和栈的区别 实例

  栈:在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 下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之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。因此,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。

  4.堆和栈中的存储内容

  由于栈的大小有限,所以用子函数还是有物理意义的,而不仅仅是逻辑意义。

  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(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的,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。

  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。

  5.存取效率的比较

<p><pre>