堆(heap)和栈(Stack)的区别是什么?为什么平时都把堆栈放在一起讲?

将堆跟栈放在一起将是因为两者都是存储数据的方式。区别如下:

一、主体不同

1、堆:是计算机科学中一类特殊的数据结构的统称。堆通常是一个可以被看做一棵完全二叉树的数组对象。

2、栈:又名堆栈,它是一种运算受限的线性表。限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。


二、特点不同

1、堆:堆中某个节点的值总是不大于或不小于其父节点的值;堆总是一棵完全二叉树。

2、栈:是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。它按照先进后出的原则存储数据,先进入的数据被压入栈底,最后的数据在栈顶。

三、作用不同

1、堆:堆是非线性数据结构,相当于一维数组,有两个直接后继。

2、栈:可以用来在函数调用的时候存储断点,做递归时要用到栈。


参考资料来源:百度百科-堆

参考资料来源:百度百科-栈



1、堆、堆栈、栈
堆和栈都和编译、编程有关。但很多老师在讲具体的程序设计语言时,重点在语法。将它们跳过,或简单地称其为堆栈。堆栈是内存的逻辑层面的东西。在谈论上层应用时,经常忽略它们。久而久之就出现了“堆栈”这个混乱的术语。但这个术语已经存在,大多数人提到堆栈时,意思是“栈”,所以它成为约定俗成,那么你只能接受。堆是heap。栈是stack。堆栈就是栈。

2、进程、线程 与 堆、栈
现在是多任务系统。每个进程是资源(不含处理器资源)分配的基本单位。每个进程含若干线程。线程是调度执行的基本单位。同一个进程的多个线程可以共享所属进程的资源。程序员可以进行同步控制(多线程编程)。
每个进程有一个或几个堆。这要看不同的OS了。程序员要在堆中分配/释放空间,需要malloc free这样的显式操作。java中的new操作,建立对象,其实也间接执行了malloc这样的操作。对象的回收其实也要执行free。不过是包装了一下而已。
每个线程有一个私有资源,那就是栈。函数调用时,要把返回地址和参数入栈。被调函数执行时,要把参数取出来,赋给形参。被调函数执行完后还要把返回地址取出来,跳回去。栈是自动实现的,不需要程序员干预。(因为编译器实现了)。局部变量也位于栈。

3、内存管理分页机制
Windows / Linux采用段页式。但这只是内存管理方法。跟堆栈是两回事啊。并不矛盾。

堆栈 = 栈 = Stack
用malloc(),free()分配的就叫堆

程序的运行场所是内存,栈和堆是进程的虚拟内存中的两部分区域。
当程序被执行时,程序代码,你所创建的变量、常量等都会被压入栈空间里,栈是程序代码的执行区域。栈的内存地址是连续的且被一一记录,所以说当你创建了一个变量(比如int var = 1),我们就可以通过var这个变量来访问变量的内容。在这里,var就存放在栈中,它的地址已经默认被编译器计算好了,调用过程也不需要你涉及到有关地址的操作。更直观的感受是数组,数组里的元素在栈里面是连续排放的,相邻两个元素的地址相差1。
而堆是不同于栈的另一部分区域,系统会给每个程序分配一部分栈空间让他们能够运行起来,问题就是栈空间必然存在不够用的问题,而堆不属于程序,堆是独立的,是公用的。只要你malloc(sizeof(SIZE_YOU_WANT)),就可以得到相应一部分的堆空间。

有栈,为什么用堆?
::栈里面的东西有生命周期,说俗点就是变量作用域,你在函数内部创建一个变量,函数调用结束这个变量就没了。而堆里面的东西独立于你的程序,malloc()之后,除非你free()掉,否则一直存在。

为什么用堆少?
::麻烦!

有什么要注意?
::堆里面申请的东西,是随机分配的,不像栈里面的地址都已经计算好了。所以申请了堆空间之后一定要创建一个指针保存你说申请到的堆空间的地址。不然就找不到你申请的空间了。
既然涉及到指针,请注意用之前检查一下指针空不空的问题。
堆空间的东西申请好,在用完之后一定要free()掉,以防止堆溢出。
说到安全性,还真是挺麻烦的。(纯手打)

堆,栈,堆栈的区别 .

一个程序一般分为3段:text段,data段,bss段
text段:就是放程序代码的,编译时确定,只读,
data段:存放在编译阶段(而非运行时)就能确定的数据,可读可写
就是通常所说的静态存储区,赋了初值的全局变量和静态变量存放在这个区域,常量也存放在这个区域
bss段:定义而没有赋初值的全局变量和静态变量,放在这个区域



这个够不够清楚呢?
堆栈就是栈的简称。


堆和栈的区别
一、预备知识—程序的内存分配
一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,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、堆区(heap) — 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,分配方式倒是类似于链表,呵呵。
3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放
4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。
二、例子程序
这是一个前辈写的,非常详细
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化区
char *p1; 全局未初始化区
main()
{
int b; 栈
char s[] = "abc"; 栈
char *p2; 栈
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区,p3在栈上。
static int c =0; 全局(静态)初始化区
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}



二、堆和栈的理论知识
2.1申请方式
stack:
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
heap:
需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new运算符
如p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在栈中的。


2.2
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。

2.3申请大小的限制
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overflow。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。


2.4申请效率的比较:
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.
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。

2.5堆和栈中的存储内容
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。

2.6存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;
但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
比如:
#include
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
对应的汇编代码
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指针值读到edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。


2.7小结:
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:
使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。

堆和栈的区别:
  一、堆栈空间分配区别:
  1、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;
  2、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。
  二、堆栈缓存方式区别:
  1、栈使用的是一级缓存, 通常都是被调用时处于存储空间中,调用完毕立即释放;
  2、堆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。
  三、堆栈数据结构区别:
  堆(数据结构):堆可以被看成是一棵树,如:堆排序;
  栈(数据结构):一种先进后出的数据结构。


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