堆栈、栈(stack)和堆(heap)三者的区别

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堆、栈的概念与理解

堆、栈的概念与理解

1、从数据结构层次理解,栈是一种先进后出的线性表,只要符合先进后出的原则的线性表都是栈。至于采用的存储方式(实现方式)是顺序存储(顺序栈)还是链式存储(链式栈)是没有关系的。堆则是二叉树的一种,有最大堆最小堆,排序算法中有常用的堆排序。
2、从系统层次理解,栈是系统为运行的程序分配的先进后出的存储区域。在学习bootloader时知道,在上电后初始化阶段要为各个工作模式下分配堆 栈,这里的堆栈实际上就是指stack,堆栈的说法只是因为历史的原因。在执行函数时,函数内部局部变量的存储单元可以在栈上创建(针对CISC架构而 言,RISC架构下,局部变量的存储单元是在寄存器上创建),函数执行结束时这些存储单元自动被释放。堆是系统管理的可以被程序利用的全局存储空间,动态 内存分配就是从堆上分配。
什么是堆什么是栈
一 英文名称
堆和栈是C/C++编程中经常遇到的两个基本概念。先看一下它们的英文表示:
堆――heap
栈――stack
二 从数据结构和系统两个层次理解
在具体的C/C++编程框架中,这两个概念并不是并行的。深入到汇编级进行研究就会发现,栈是机器系统提供的数据结构,而堆是由C/C++函数库提供的。这两个概念可以从数据结构和系统两个层次去理解:
具体地说,现在计算机(串行执行机制),都直接在代码层次支持栈这种数据结构。这体现在,有专门的寄存器指向栈所在的地址,有专门的机器指令完成数据入栈 出栈的操作。比如ARM指令中的stmfd和ldmfd。因为栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,所以效率很高,但是支持的数据有限,一般是整数、指 针、浮点数等系统直接支持的数据类型,并不直接支持其他的数据结构。在CISC中,对子程序的调用就是利用栈来完成的。C/C++中的自动变量也是直接利 用栈的例子,这就是为什么当函数返回时,该函数的自动变量失效的原因(因为栈恢复了调用前的状态)。在RISC下,这些都是通过寄存器来完成的。这些留待 第二部分总结中详细阐述。

【转】(深入理解计算机系统)bss段,data段、text段、堆(heap)和栈(stack)

【转】(深入理解计算机系统)bss段,data段、text段、堆(heap)和栈(stack)

【转】(深⼊理解计算机系统)bss段,data段、text段、堆(heap)和栈(stack)bss段: bss段(bss segment)通常是指⽤来存放程序中未初始化的全局变量的⼀块内存区域。

bss是英⽂Block Started by Symbol的简称。

bss段属于静态内存分配。

data段: 数据段(data segment)通常是指⽤来存放程序中已初始化的全局变量的⼀块内存区域。

数据段属于静态内存分配。

text段: 代码段(code segment/text segment)通常是指⽤来存放程序执⾏代码的⼀块内存区域。

这部分区域的⼤⼩在程序运⾏前就已经确定,并且内存区域通常属于只读(某些架构也允许代码段为可写,即允许修改程序)。

在代码段中,也有可能包含⼀些只读的常数变量,例如字符串常量等。

堆(heap): 堆是⽤于存放进程运⾏中被动态分配的内存段,它的⼤⼩并不固定,可动态扩张或缩减。

当进程调⽤malloc等函数分配内存时,新分配的内存就被动态添加到堆上(堆被扩张); 当利⽤free等函数释放内存时,被释放的内存从堆中被剔除(堆被缩减)。

栈(stack): 栈⼜称堆栈,是⽤户存放程序临时创建的局部变量, 也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量(但不包括static声明的变量,static意味着在数据段中存放变量)。

除此以外,在函数被调⽤时,其参数也会被压⼊发起调⽤的进程栈中,并且待到调⽤结束后,函数的返回值也会被存放回栈中。

由于栈的先进先出(FIFO)特点,所以栈特别⽅便⽤来保存/恢复调⽤现场。

从这个意义上讲,我们可以把堆栈看成⼀个寄存、交换临时数据的内存区。

⼀个程序本质上都是由 bss段、data段、text段三个组成的。

这样的概念,不知道最初来源于哪⾥的规定,但在当前的计算机程序设计中是很重要的⼀个基本概念。

⽽且在嵌⼊式系统的设计中也⾮常重要,牵涉到嵌⼊式系统运⾏时的内存⼤⼩分配,存储单元占⽤空间⼤⼩的问题。

c语言的内存结构

c语言的内存结构

c语言的内存结构C语言是一种高级编程语言,但实际上在计算机中运行时,C语言程序会被编译成可执行文件,然后在计算机内存中运行。

因此,了解C 语言的内存结构对于理解C程序的运行及性能优化至关重要。

C语言的内存结构主要可以分为以下几个部分:栈(Stack)、堆(Heap)、全局内存(Global Memory)和代码区(Code Segment)。

首先是栈(Stack),栈是一种自动分配和释放内存的数据结构。

它用于存储局部变量、函数参数和函数调用信息等。

栈的特点是后进先出(LIFO),也就是最后进入的数据最先被释放。

栈的大小在程序运行时是固定的,一般由编译器设置。

栈的操作速度较快,但内存空间有限。

其次是堆(Heap),堆是一种动态分配和释放内存的数据结构。

它用于存储动态分配的变量、数据结构和对象等。

堆的大小一般由操作系统管理,并且可以在运行时进行动态扩展。

堆的操作相对较慢,因为需要手动分配和释放内存,并且容易产生内存碎片。

全局内存(Global Memory)是用于存储全局变量和静态变量的区域。

全局变量在程序的生命周期内都存在,并且可以在多个函数之间共享。

静态变量作用于其所在的函数内,但是生命周期与全局变量相同。

全局内存由编译器进行分配和管理。

代码区(Code Segment)存储了程序的指令集合,它是只读的。

在程序运行时,代码区的指令会被一条一条地执行。

代码区的大小由编译器决定,并且在程序执行过程中不能修改。

此外,C语言还具有特殊的内存区域,如常量区和字符串常量区。

常量区用于存储常量数据,如字符串常量和全局常量等。

常量区的数据是只读的,且在程序的整个生命周期内存在。

字符串常量区是常量区的一个子区域,用于存储字符串常量。

在C语言中,内存分配和释放是程序员的责任。

通过使用malloc和free等函数,程序员可以在堆中动态地分配和释放内存,从而灵活地管理程序的内存使用。

不过,应当注意避免内存泄漏和野指针等问题,以免出现内存错误和性能问题。

jvm堆的基本结构

jvm堆的基本结构

jvm堆的基本结构
Java虚拟机(JVM)堆是一种重要的内存分配结构,被用来存储Java 类实例和数组,是Java内存管理的重要组成部分。

JVM堆由以下三部分组成:
1.堆栈:堆栈是一种先进后出(LIFO)的内存结构,用于存储Java对象的本地变量。

堆栈空间占用资源比较小,但容量有限,一般比较小(只支持少计数的变量)。

2.程序计数器:程序计数器是一个小巧且独立的内存结构,用于保存执行过程中当前活动线程正在执行的字节码行号。

jvm通过程序计数器控制程序运行,它不会存储任何对象。

3.垃圾回收堆:垃圾回收堆是一种用于存储对象的内存结构,一般由堆顶(Young generation),年老代(Old Generation )和永久代(Permanent Generation)组成。

堆顶是一个存储新生成的对象的内存区域,当堆顶达到容量上限时,部分对象会被转移至年老代;而永久代则用于存放永久数据,如Java类,字段和方法。

总的来说,JVM堆是一个内存结构,用于管理Java对象。

它主要由堆栈、程序计数器和垃圾回收堆组成,通过这三个基本构建块构成JVM
堆,兼顾性能和可维护性。

JVM堆是Java内存管理的重要组成部分,其利用了可伸缩性和性能可控性,是运行Java程序的重要基础。

C语言中堆的名词解释

C语言中堆的名词解释

C语言中堆的名词解释堆(Heap)是C语言中的一种动态内存分配方式,它相对于栈(Stack)来说,拥有更大的内存空间并且能够存储具有更长生命周期的数据。

在本文中,我们将解释堆的概念、特性以及在C语言中的应用。

一、堆的概念和特性堆是C语言中一块动态分配的内存区域,用于存储程序运行期间需要长时间保留的数据。

与栈不同,堆的内存分配和释放并不自动管理,而是需要通过程序员手动控制。

堆的主要特性可以概括为以下几点:1. 大小可变:堆的大小取决于操作系统的内存限制,可以动态地增加或缩小。

2. 不连续性:堆内存中的数据块可以被随意分配和释放,它们的位置通常是不连续的。

3. 长生命周期:堆中分配的内存空间在程序运行期间一直存在,直到显式地释放。

4. 存储动态数据:堆用于存储运行时动态创建的数据,例如对象、数组、链表等。

二、堆的内存分配在C语言中,使用malloc函数来动态分配堆内存。

malloc的完整形式是memory allocation(内存分配),其原型如下:```cvoid* malloc(size_t size);malloc函数接受一个size_t类型的参数,表示需要分配的内存空间大小,返回一个void指针,指向分配的内存起始地址。

若分配失败,则返回一个空指针NULL。

以下是一个使用malloc分配堆内存的示例:```cint* ptr = (int*) malloc(sizeof(int));```在上述示例中,我们使用malloc函数分配了一个int类型的内存空间并将其地址赋值给了ptr指针。

这样,我们就可以通过访问ptr来操作这个堆内存空间。

需要注意的是,使用malloc函数分配的堆内存必须在使用完毕后通过调用free 函数来显式地释放,以避免内存泄漏。

free函数的原型如下:```cvoid free(void* ptr);```free函数接受一个void指针作为参数,指向需要释放的堆内存的起始地址。

.net中堆和栈的区别(图文解释)

.net中堆和栈的区别(图文解释)

尽管在.NET framework下我们并不需要担心内存管理和垃圾回收(Garbage Collection),但是我们还是应该了解它们,以优化我们的应用程序。

同时,还需要具备一些基础的内存管理工作机制的知识,这样能够有助于解释我们日常程序编写中的变量的行为。

在本文中我将讲解栈和堆的基本知识,变量类型以及为什么一些变量能够按照它们自己的方式工作。

在.NET framework环境下,当我们的代码执行时,内存中尽管在.NET framework下我们并不需要担心内存管理和垃圾回收(Garbage Collection),但是我们还是应该了解它们,以优化我们的应用程序。

同时,还需要具备一些基础的内存管理工作机制的知识,这样能够有助于解释我们日常程序编写中的变量的行为。

在本文中我将讲解栈和堆的基本知识,变量类型以及为什么一些变量能够按照它们自己的方式工作。

在.NET framework环境下,当我们的代码执行时,内存中有两个地方用来存储这些代码。

假如你不曾了解,那就让我来给你介绍栈(Stack)和堆(Heap)。

栈和堆都用来帮助我们运行代码的,它们驻留在机器内存中,且包含所有代码执行所需要的信息。

* 栈vs堆:有什么不同?栈负责保存我们的代码执行(或调用)路径,而堆则负责保存对象(或者说数据,接下来将谈到很多关于堆的问题)的路径。

可以将栈想象成一堆从顶向下堆叠的盒子。

当每调用一次方法时,我们将应用程序中所要发生的事情记录在栈顶的一个盒子中,而我们每次只能够使用栈顶的那个盒子。

当我们栈顶的盒子被使用完之后,或者说方法执行完毕之后,我们将抛开这个盒子然后继续使用栈顶上的新盒子。

堆的工作原理比较相似,但大多数时候堆用作保存信息而非保存执行路径,因此堆能够在任意时间被访问。

与栈相比堆没有任何访问限制,堆就像床上的旧衣服,我们并没有花时间去整理,那是因为可以随时找到一件我们需要的衣服,而栈就像储物柜里堆叠的鞋盒,我们只能从最顶层的盒子开始取,直到发现那只合适的。

Java里的堆(heap)栈(stack)和方法区(method)

Java里的堆(heap)栈(stack)和方法区(method)

Java⾥的堆(heap)栈(stack)和⽅法区(method)基础数据类型直接在栈空间分配,⽅法的形式参数,直接在栈空间分配,当⽅法调⽤完成后从栈空间回收。

引⽤数据类型,需要⽤new来创建,既在栈空间分配⼀个地址空间,⼜在堆空间分配对象的类变量。

⽅法的引⽤参数,在栈空间分配⼀个地址空间,并指向堆空间的对象区,当⽅法调⽤完成后从栈空间回收。

局部变量 new 出来时,在栈空间和堆空间中分配空间,当局部变量⽣命周期结束后,栈空间⽴刻被回收,堆空间区域等待GC回收。

⽅法调⽤时传⼊的 literal 参数,先在栈空间分配,在⽅法调⽤完成后从栈空间分配。

字符串常量在DATA 区域分配,this 在堆空间分配。

数组既在栈空间分配数组名称,⼜在堆空间分配数组实际的⼤⼩!哦对了,补充⼀下static在DATA区域分配。

从Java的这种分配机制来看,堆栈⼜可以这样理解:堆栈(Stack)是操作系统在建⽴某个进程时或者线程(在⽀持多线程的操作系统中是线程)为这个线程建⽴的存储区域,该区域具有先进后出的特性。

每⼀个Java应⽤都唯⼀对应⼀个JVM实例,每⼀个实例唯⼀对应⼀个堆。

应⽤程序在运⾏中所创建的所有类实例或数组都放在这个堆中,并由应⽤所有的线程共享.跟C/C++不同,Java中分配堆内存是⾃动初始化的。

Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的,但是这个对象的引⽤却是在堆栈中分配,也就是说在建⽴⼀个对象时从两个地⽅都分配内存,在堆中分配的内存实际建⽴这个对象,⽽在堆栈中分配的内存只是⼀个指向这个堆对象的指针(引⽤)⽽已。

<⼆>这两天看了⼀下深⼊浅出JVM这本书,推荐给⾼级的java程序员去看,对你了解JAVA的底层和运⾏机制有⽐较⼤的帮助。

废话不想讲了.⼊主题:先了解具体的概念:JAVA的JVM的内存可分为3个区:堆(heap)、栈(stack)和⽅法区(method)堆区:1.存储的全部是对象,每个对象都包含⼀个与之对应的class的信息。

heap与stack的区别

heap与stack的区别

heap与stack的区别java 的内存分为两类,⼀类是栈内存,⼀类是堆内存。

栈内存是指程序进⼊⼀个⽅法时,
会为这个⽅法单独分配⼀块私属存储空间,⽤于存储这个⽅法内部的局部变量,当这个⽅法
结束时,分配给这个⽅法的栈会释放,这个栈中的变量也将随之释放。

堆是与栈作⽤不同的内存,⼀般⽤于存放不放在当前⽅法栈中的那些数据,例如,使⽤ new
创建的对象都放在堆⾥,所以,它不会随⽅法的结束⽽消失。

⽅法中的局部变量使⽤ final
修饰后,放在堆中,⽽不是栈中。

区别:
1.heap是堆,stack是栈。

2.stack的空间由操作系统⾃动分配和释放,heap的空间是⼿动申请和释放的,heap常⽤new关键字来分配。

3.stack空间有限,heap的空间是很⼤的⾃由区。

在中,
若只是声明⼀个对象,则先在栈内存中为其分配地址空间,
若再new⼀下,实例化它,则在堆内存中为其分配地址。

4.举例:
数据类型变量名;这样定义的东西在栈区。

如:Object a =null; 只在栈内存中分配空间
new 数据类型();或者malloc(长度); 这样定义的东西就在堆区
如:Object b =new Object(); 则在堆内存中分配空间。

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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,其分配方式倒是类似于链表。

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。

看看下面的例子程序,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中用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
stack: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,否则将报错提示栈溢出。

heap: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
stack: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,如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。

heap: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
stack:由系统自动分配,速度较快。

但程序员是无法控制的。

heap: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,它不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一块内存,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
stack: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。

heap: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(堆)快。

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。

基础知识:堆栈是一种简单的数据结构,是一种只允许在其一端进行插入或删除的线性表。

允许插入或删除操作的一端称为栈顶,另一端称为栈底,对堆栈的插入和删除操作被称为入栈和出栈。

有一组CPU指令可以实现对进程的内存实现堆栈访问。

其中,POP指令实现出栈操作,PUSH指令实现入栈操作。

CPU 的ESP寄存器存放当前线程的栈顶指针,EBP寄存器中保存当前线程的栈底指针。

CPU的EIP寄存器存放下一个CPU指令存放的内存地址,当CPU执行完当前的指令后,从EIP寄存器中读取下一条指令的内存地址,然后继续执行。

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