关于c语言中栈和堆释放的问题
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
string st;
cin>>st;
int len;
len=st.size(); int i; for(i=len-;i>=;i--)
cout<<st[i];
st[i]='\0';
system("pause");
return ;
}
栈上分配内存和回收都是自动的,不用程序员来处理
堆上分配内存有系列的函数或操作符
如c的 malloc vs free
c++的 new vs delete
这些内存的分配和释放由程序员来负责
引用的长篇大论开始了:
在C++中,内存分成5个区,他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。
栈,就是那些由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清楚的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。
堆,就是那些由new分配的内存块,他们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去控制,一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收。
自由存储区,就是那些由malloc等分配的内存块,他和堆是十分相似的,不过它是用free来结束自己的生命的。
全局/静态存储区,全局变量和静态变量被分配到同一块内存中,在以前的C语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的,在C++里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。
常量存储区,这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改(当然,你要通过非正当手段也可以修改,而且方法很多,在《const的思考》一文中,我给出了6种方法) 明确区分堆与栈
在bbs上,堆与栈的区分问题,似乎是一个永恒的话题,由此可见,初学者对此往往是混淆不清的,所以我决定拿他第一个开刀。
首先,我们举一个例子:
void f() { int* p=new int[5]; }
这 条短短的一句话就包含了堆与栈,看到new,我们首先就应该想到,我们分配了一块堆内存,那么指针p呢?他分配的是一块栈内存,所以这句话的意思就是:在 栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。在程序会先确定在堆中分配内存的大小,然后调用operator new分配内存,然后返回这块内存的首地址,放入栈中,他在VC6下的汇编代码如下:
00401028 push 14h
0040102A call operator new (00401060)
0040102F add esp,4
00401032 mov dword ptr [ebp-8],eax
00401035 mov eax,dword ptr [ebp-8]
00401038 mov dword ptr [ebp-4],eax
这里,我们为了简单并没有释放内存,那么该怎么去释放呢?是delete p么?澳,错了,应该是delete []p,这是为了告诉编译器:我删除的是一个数组,VC6就会根据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。
好了,我们回到我们的主题:堆和栈究竟有什么区别?
主要的区别由以下几点:
1、管理方式不同;
2、空间大小不同;
3、能否产生碎片不同;
4、生长方向不同;
5、分配方式不同;
6、分配效率不同;
管理方式:对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak。
空间大小:一般来讲在32位系统下,堆内存可以达到4G的空间,从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲,一般都是有一定的空间大小的,例如,在VC6下面,默认的栈空间大小是1M(好像是,记不清楚了)。当然,我们可以修改:
打开工程,依次操作菜单如下:Project->Setting->Link,在Category 中选中Output,然后在Reserve中设定堆栈的最大值和commit。
注意:reserve最小值为4Byte;commit是保留在虚拟内存的页文件里面,它设置的较大会使栈开辟较大的值,可能增加内存的开销和启动时间。
碎 片问题:对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。对于栈来讲,则不会存在这个问题,因 为栈是先进后出的队列,他们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出,在他弹出之前,在他上面的后进的栈内容已经被弹出,详细的可 以参考数据结构,这里我们就不再一一讨论了。
生长方向:对于堆来讲,生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向;对于栈来讲,它的生长方向是向下的,是向着内存地址减小的方向增长。
分配方式:堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。
分 配效率:栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较 高。堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)在堆内 存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到 足够大小的内存,然后进行返回。显然,堆的效率比栈要低得多。
从这里我们可以看到,堆和栈相比,由于大量new/delete的使用,容易造 成大量的内存碎片;由于没有专门的系统支持,效率很低;由于可能引发用户态和核心态的切换,内存的申请,代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛 的,就算是函数的调用也利用栈去完成,函数调用过程中的参数,返回地址,EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以,我们推荐大家尽量用栈,而不是用堆。
虽然栈有如此众多的好处,但是由于和堆相比不是那么灵活,有时候分配大量的内存空间,还是用堆好一些。
无论是堆还是栈,都要防止越界现 象的发生(除非你是故意使其越界),因为越界的结果要么是程序崩溃,要么是摧毁程序的堆、栈结构,产生以想不到的结果,就算是在你的程序运行过程中,没有 发生上面的问题,你还是要小心,说不定什么时候就崩掉,那时候debug可是相当困难的:)
对了,还有一件事,如果有人把堆栈合起来说,那它的意思是栈,可不是堆,呵呵,清楚了?
还有如下的解释:
堆(heap)和栈(stack)有什么区别??
简单的可以理解为:
heap:是由malloc之类函数分配的空间所在地。地址是由低向高增长的。
stack:是自动分配变量,以及函数调用的时候所使用的一些空间。地址是由高向低减少的。
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, 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。
堆和栈的区别主要分:
操作系统方面的堆和栈,如上面说的那些,不多说了。
还有就是数据结构方面的堆和栈,这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是(满足堆性质的)优先队列的一种数据结构,第1个元素有最高的优先权;栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。
虽然堆栈,堆栈的说法是连起来叫,但是他们还是有很大区别的,连着叫只是由于历史的原因
堆就是你用new ,malloc分配的,动态分配,需要析构,否则造成内存泄露
栈,是由计算机管理的,不用用户显示的析构,
alloca是在栈上分配内存!
比如:
Student s;//这是在栈上
Student * s = new Student()//这是在堆上@!
delete s;//析构在堆上的对象!
只要记住:
堆:内存的分配和释放是开发人员自己维护的;
char* p = (char*)malloc(10); //堆上分配
free p; //堆上释放,不能忘记,否则内存泄露。
栈:内存的分配和释放是机器自己维护,不需要开发人员关心。
int i; //栈上分配,离开作用域,i的占用的内存自动释放。
就可以了。
关于c语言中栈和堆释放的问题的更多相关文章
- c#中栈和堆的理解
之前对栈(stack)和堆(heap)的认识很模糊,今天看了一篇关于堆栈的文章<译文---C#堆VS栈>后,仿佛有种拨开云雾见青天的感觉,当然只是一些浅显的理论的认识,这里做一些简单的记录 ...
- java中栈,堆,方法区
最近在看面试题复习javaee,所以在这里对栈,堆,方法区做一下整理 参考了https://www.cnblogs.com/hqji/p/6582365.html 1.栈 每个线程包含一个栈区,栈中只 ...
- .NET中栈和堆的比较 #1
原文出处:http://www.c-sharpcorner.com/UploadFile/rmcochran/csharp_memory01122006130034PM/csharp_memory.a ...
- Java中栈和堆讲解
之前对JVM中堆内存和栈内存都是一直半解,今天有空就好好整理一下,用作学习笔记. 包括Java程序在内,任何程序在运行时都是要开辟内存空间的.JVM运行时在内存中开辟一片内存区域,启动时在自己的内存区 ...
- java中栈、堆和方法区的关系
另外,常量池在方法区中
- 栈 堆 stack heap 堆内存 栈内存 内存分配中的堆和栈 掌握堆内存的权柄就是返回的指针 栈是面向线程的而堆是面向进程的。 new/delete and malloc/ free 指针与内存模型
小结: 1.栈内存 为什么快? Due to this nature, the process of storing and retrieving data from the stack is ver ...
- 栈在go语言中实现,及解决388.文件的最长绝对路径的思路
今天在LeetCode刷每日一题,遇到了388. 文件的最长绝对路径的思路,这道题让我想到了系统的目录是栈结构,果然在题解中找到了栈的解法(暴力半天没出来,跑去看题解了QWQ). 所以我就捎带复习了一 ...
- C语言中内存分配 (转)
在任何程序设计环境及语言中,内存管理都十分重要.在目前的计算机系统或嵌入式系统中,内存资源仍然是有限的.因此在程序设计中,有效地管理内存资源是程序员首先考虑的问题. 第1节主要介绍内存管理基本概念,重 ...
- 【转】C语言中内存分配
原文:C语言中内存分配 在任何程序设计环境及语言中,内存管理都十分重要.在目前的计算机系统或嵌入式系统中,内存资源仍然是有限的.因此在程序设计中,有效地管理内存资源是程序员首先考虑的问题. 第1节主要 ...
随机推荐
- leetcode--009 Linked List Cycle I
aaarticlea/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAZgAAACACAIAAAC5q+hAAAAJ+UlEQVR4nO2dwbXrKBJAOyelRShEQw
- WebService 使用wsdl.exe生成代理类
利用wsdl.exe生成webservice代理类: 根据提供的wsdl生成webservice代理类 1.开始->程序->Visual Studio 2005 命令提示 2.输入如下红色 ...
- 【uoj57】 WC2013—平面图
http://uoj.ac/problem/57 (题目链接) 题意 给出二位平面上n个点,点之间有一些连线,连线不在顶点之外的地方相交,将平面分为若干个区域.给出一些询问点对,问从这个点所在的区域走 ...
- Python3基础 global关键字 使函数的局部变量升格为全局变量
镇场诗: 诚听如来语,顿舍世间名与利.愿做地藏徒,广演是经阎浮提. 愿尽吾所学,成就一良心博客.愿诸后来人,重现智慧清净体.-------------------------------------- ...
- Visual Studio 2015的安装与基本使用
为什么要使用Visual Studio 2015? 它是中文的.界面友好.自动补全.实时语法错误提示(上图中波浪线部分).单步调试……最重要的社区版是免费的!所以你不必再使用破解的.老旧的的不兼容现代 ...
- Intent的属性及Intent-filter配置——Component属性
Intent的Component属性需要接受一个ComponentName对象,ComponentName对象包含如下几个构造器. ComponentName(String pkg,String cl ...
- 天兔(Lepus)监控操作系统(OS)安装配置
监控和被监控端都要安装和配置snmp: [root@HE1bin]# yum install net-snmp* [root@HE1bin]# vi /etc/snmp/snmpd.conf 41行将 ...
- LCA 倍增
最近公共祖先 对于有根树T的两个结点u.v,最近公共祖先LCA(T,u,v)表示一个结点x,满足x是u.v的祖先且x的深度尽可能大. #include<cstdio> #include&l ...
- mongo db 启动停止
1.下载压缩包,解压,bin目录放在path中: 2.cmd中输入mongod --dbpath d:\xx\yy\data 启动了 3.如果错误关闭,到d:\xx\yy\data中删除.lock文件 ...
- JSP获取绝对物理地址
session.getServletContext().getRealPath(""); 但是 getRealPath("a"+File.separator); ...