计算机原理栈内存和堆内存
为什么栈地址从高到低生长，堆从低到高
为什么栈地址从⾼到低⽣长，堆从低到⾼
这个问题与虚拟地址空间的分配规则有关，每⼀个可执⾏C程序，从低地址到⾼地址依次是：text，data，bss，堆，栈，环境参数变量；其中堆和栈之间有很⼤的地址空间空闲着，在需要分配空间的时候，堆向上涨，栈往下涨。
这样设计可以使得堆和栈能够充分利⽤空闲的地址空间。
如果栈向上涨的话，我们就必须得指定栈和堆的⼀个严格分界线，但这个分界线怎么确定呢？平均分？但是有的程序使⽤的堆空间⽐较多，⽽有的程序使⽤的栈空间⽐较多。
所以就可能出现这种情况：⼀个程序因为栈溢出⽽崩溃的时候，其实它还有⼤量闲置的堆空间呢，但是我们却⽆法使⽤这些闲置的堆空间。
所以呢，最好的办法就是让堆和栈⼀个向上涨，⼀个向下涨，这样它们就可以最⼤程度地共⽤这块剩余的地址空间，达到利⽤率的最⼤化！！。
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。
堆的原理和应用
堆的原理和应用1. 堆的定义和特点堆（Heap）是一种特殊的数据结构，它是一种完全二叉树，并且满足堆特性：对于最大堆，父节点的值大于或等于子节点的值；对于最小堆，父节点的值小于或等于子节点的值。
堆最常见的应用就是优先队列，能够高效地找到最大或最小元素。
堆具有以下特点： - 堆是一棵完全二叉树，节点顺序从上到下、从左到右； - 最大堆（或最小堆）的父节点的值大于等于（或小于等于）子节点的值； - 堆的根节点是整个堆中最大（或最小）的元素。
2. 堆的实现和操作堆可以使用数组来实现，通过满足以下规则： - 对于节点i，其左子节点的索引是2i+1，右子节点的索引是2i+2； - 对于节点i，其父节点的索引是(i-1)/2。
常用的堆操作包括插入元素、删除堆顶元素、堆元素的上浮和下沉。
•插入元素：将元素插入到堆的尾部，然后依次与父节点进行比较，若满足堆特性，则停止比较；否则继续交换位置。
•删除堆顶元素：将堆的尾部元素替换到堆顶，然后依次与子节点进行比较，交换位置直到满足堆特性。
•堆元素的上浮：将该元素与父节点进行比较，若满足堆特性，则停止比较；否则继续交换位置。
•堆元素的下沉：将该元素与子节点进行比较，交换位置直到满足堆特性。
3. 优先队列的实现优先队列是堆的一种常见应用，它能够高效地找到最大（或最小）元素。
优先队列可以支持插入操作和获取最大（或最小）元素操作。
使用堆实现优先队列的步骤如下： 1. 创建一个空的堆作为优先队列。
2. 将元素依次插入到堆中。
3. 获取堆顶元素并删除。
4. 执行上述操作，直到堆为空。
优先队列的应用非常广泛，例如任务调度、数据压缩、图像处理等领域。
4. 堆排序算法堆排序是一种基于堆的排序算法，它可以在O(nlogn)的时间复杂度下完成排序操作。
堆排序的基本思想是： 1. 将待排序的序列构建成一个最大堆。
2. 此时，整个序列的最大值就是堆顶的根节点。
3. 将根节点与最后一个节点交换，然后对前面n-1个节点进行堆调整。
arm 栈帧原理
arm 栈帧原理栈帧（stack frame）是计算机内存中用于存储函数调用和返回相关信息的一种数据结构。
它在函数调用过程中的栈（stack）上被动态创建和销毁。
每当一个函数被调用时，它的栈帧会被压入到栈的顶部，该栈帧保存了函数的局部变量、参数、返回地址以及其他相关信息。
栈帧的创建和销毁过程是自动完成的，由编译器生成的代码来管理。
在函数调用过程中，计算机会为每个函数创建一个独立的栈帧，以便存储函数执行所需的临时数据。
栈帧通常由以下几个主要部分组成：1. 局部变量区域：栈帧中的局部变量区域用于存储函数调用时所定义的局部变量。
这些局部变量在函数执行期间被分配和使用，当函数返回时，它们的内存空间将被释放。
2. 参数区域：栈帧中的参数区域用于存储函数调用时传递的参数。
这些参数可以是函数定义时所需的参数，也可以是编译器生成的临时参数。
3. 返回地址：栈帧中的返回地址用于存储函数调用结束后返回到调用点的位置。
当函数执行完毕后，程序会跳转到这个返回地址，继续执行调用点之后的代码。
4. 前一帧指针：栈帧中的前一帧指针（Frame Pointer，FP）指向上一个栈帧。
这个指针用于在函数调用发生时，寻找上一个栈帧，以便恢复上一个函数的执行。
5. 返回值：栈帧中的返回值用于存储函数的返回结果。
返回值可以是函数执行的任意类型，根据编程语言和函数定义的要求来决定。
栈帧的创建和销毁过程通常由编译器和计算机的执行引擎进行管理。
编译器在编译过程中会为每个函数生成对应的栈帧结构，并根据函数调用的情况在栈上动态分配和释放栈帧内存空间。
执行引擎会在函数调用发生时，将相关信息保存到栈帧中，并在函数返回时恢复现场以继续执行调用点的代码。
栈帧的设计和实现对于程序的性能和可靠性有着重要的影响。
合理的栈帧设计可以提高程序的执行效率，减少内存的占用。
同时，栈帧的正确创建和销毁也是确保程序正常运行的关键。
过多的栈帧创建和销毁可能会导致栈溢出或内存泄漏等问题。
windows heapalloc和heapfree 原理 -回复
windows heapalloc和heapfree 原理-回复Windows操作系统提供了一些内存管理函数，其中包括HeapAlloc和HeapFree。
这两个函数是用于堆内存的分配和释放操作。
本文将详细介绍这两个函数的原理和使用方法。
一、堆内存管理概述在计算机科学中，堆内存是一种用于动态分配内存的数据结构。
与栈内存相比，堆内存的分配和释放具有更大的灵活性，可以在程序运行时根据需要进行动态调整。
Windows操作系统提供了堆内存管理的功能，其中HeapAlloc和HeapFree函数是常用的接口。
二、HeapAlloc函数HeapAlloc函数用于在堆内存中分配一块指定大小的连续内存块。
堆内存是由Windows内核管理的，可以容纳大量的内存资源。
HeapAlloc函数的原型如下：c++LPVOID HeapAlloc(HANDLE hHeap,DWORD dwFlags,SIZE_T dwBytes);参数说明：1. hHeap：指定分配内存的堆句柄。
可以使用GetProcessHeap函数获取当前进程的默认堆句柄。
2. dwFlags：分配内存的方式。
可以是零或HEAP_ZERO_MEMORY。
如果指定了HEAP_ZERO_MEMORY标志，分配的内存块将被初始化为零。
3. dwBytes：要分配的字节数。
HeapAlloc函数执行以下步骤来分配内存：1. 检查参数的有效性。
2. 在堆上查找合适的空闲块来满足分配请求。
通常在堆的前端搜索，找到后就将其标记为已使用。
3. 如果找不到合适的空闲块，则会向操作系统申请更多的内存。
4. 如果分配成功，返回指向分配内存块的指针，否则返回NULL。
三、HeapFree函数HeapFree函数用于释放由HeapAlloc函数分配的内存块。
HeapFree函数的原型如下：c++BOOL HeapFree(HANDLE hHeap,DWORD dwFlags,LPVOID lpMem);参数说明：1. hHeap：指定内存块所在的堆句柄。
堆栈寻址的原则
堆栈寻址是计算机体系结构中一种常见的寻址方式。
它主要用于存储和访问程序执行过程中的局部变量、函数参数、返回地址等临时数据。
本文将详细介绍堆栈寻址的原则，包括堆栈的概念、寻址方式、操作过程以及相关的优缺点。
一、堆栈的概念堆栈（Stack）是一种特殊的数据结构，采用后进先出（Last In First Out，LIFO）的策略。
在计算机中，堆栈通常用于存储临时数据，如函数调用、局部变量等。
堆栈由两端组成，分别称为栈顶和栈底。
栈顶指向当前存储的数据，而栈底是固定不动的位置。
二、堆栈的寻址方式堆栈寻址是通过栈指针（Stack Pointer）实现的。
栈指针是一个特殊的寄存器，用于指示当前堆栈的栈顶位置。
在大多数计算机体系结构中，栈指针的增加方向是向下的，即栈顶地址减小。
栈指针的值随着堆栈的操作而不断变化。
三、堆栈的操作过程1. 入栈（Push）操作：将数据存入堆栈中。
a. 将要存入的数据放入栈顶位置。
b. 栈指针减小，指向新的栈顶位置。
c. 将数据存入栈顶位置。
2. 出栈（Pop）操作：从堆栈中取出数据。
a. 读取栈顶位置的数据。
b. 栈指针增加，指向下一个栈顶位置。
c. 返回读取的数据。
四、堆栈的优点和缺点1. 优点：a. 简单高效：堆栈的操作非常简单，入栈和出栈的时间复杂度都是O(1)，即常数时间。
b. 空间利用率高：堆栈的大小可以动态调整，可以灵活地分配和释放内存空间。
c. 支持递归：堆栈的特性使其非常适合支持函数递归调用，每次递归调用都会在堆栈中保存函数的局部变量和返回地址。
2. 缺点：a. 存储限制：堆栈的容量是有限的，超出容量时会发生溢出错误。
b. 不支持随机访问：由于堆栈的特性，只能按照后进先出的顺序访问数据，不支持随机读取和写入。
c. 容易受到缓冲区溢出攻击：由于堆栈的容量有限，恶意用户可以通过溢出攻击修改返回地址，从而改变程序的执行流程。
五、堆栈寻址的应用堆栈寻址广泛应用于计算机体系结构中，特别是在函数调用和中断处理等场景中。
堆式存储管理
delete [ ] t;
} Java 和 C# 语言：
new 分配，垃圾回收器自动回收
class Test {
Python语言： 一切皆对象，变量都是智能指针
public：int n; Test ( ) { n = 0; };
}；
编译原理
8
计信学院
堆式存储分配：Java 和 C#
C 和 C++ 语言： 函数malloc和free分配和释放内存
编译原理
7
计信学院
堆式存储分配：C++语言
C 和 C++ 语言： 函数malloc和free分配和释放内存
C++ 对象的堆内存使用举例： void fun_2 ( ) {
C++ 语言：
特点：主动申请，主Te动st释*t =放n，ew Test [1024];
关键字 new 和 delete 分配调和用释构放造函数。初。始。化
l.append (l[i] + l[i+1])
关键字 new 和 delete 分配托和管释到放垃圾回prin收t l 器中
Java 和 C# 语言： new 分配，垃圾回收器自动回收
Python语言： 一切皆对象，都托管到垃圾回收器
list = [5,8,6,9,3,4,8,9,5,1,4] list_len = len(list) for i in range(list_len - 1):
用
引 用
户
计
数
程
器
序
回收线程
数据 B 数据 D 数据 A
数据 E
编译原理
垃圾回收器
程序在内存中运行的奥秘
内存管理是操作系统的核心功能，无论对于开发者还是系统管理员内存管理的重要性都是不言而喻的。
我会在接下来的几篇文章通过计算机的实际运行过程谈谈内存管理，当然在必要的时候我也会从底层原理去阐释这个问题。
我们提到的概念是不局限于平台特性的通用概念，不过为了阐述这些概念我们选取的实例大多来源于Linux和基于x86架构的32位Windows操作系统。
这篇文章，我们首先来看看程序是如何使用内存的。
多任务操作系统中，每一个进程都有它自己的内存“沙盒”。
所谓“沙盒”，是指虚拟地址空间，在32位模式下，虚拟地址空间最多能表示4GB容量。
通过页表机制，虚拟地址空间能够映射到物理内存。
页表由操作系统内核来管理，并可被处理器访问。
每个进程有着属于自己的页表，不过进程也不能随心所欲。
因为虚拟地址一旦投入使用，所有在计算机中运行的软件都会占用虚拟地址空间，包括操作系统内核自身。
也就是说，操作系统内核将保留一部分虚拟地址空间。
这并不意味着系统内核能够肆无忌惮的使用物理内存，系统内核只能使用其管辖的虚拟地址空间所对应的物理内存。
系统内核所使用的内存空间通过特权码（privileged code，2级或者更低）来标记，以防止用户模式的程序访问到内核空间而发生页面错误。
在Linux中，内核始终占用着一定空间，并且每个内核进程映射的物理内存地址是固定的。
因此，内核代码与数据在内存中的地址总是能够被准确定位，从而为时刻处理中断以及系统调用做好了准备。
与此相反，只要用户进程状态发生变化，其映射的地址空间也随即改变。
图中蓝色区域表示虚拟地址中映射到物理内存的部分，白色区域则是未映射。
在这个例子中，Firefox惊人的内存需求让它使用的虚拟地址远远超过了其自身的地址空间。
内存地址空间是由诸如堆、栈等段式内存管理方式进行管理的。
需要指出的是，这里段的概念只不过是表示了一段内存地址，它和Intel段表机制（Intel-style segments）没有任何关系。
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计算机原理栈内存和堆内存
栈内存和堆内存是计算机中两种不同的内存分配方式。
在程序运行过程中，栈内存和堆内存扮演着不同的角色，有着各自的特点和用途。
我们来介绍一下栈内存。
栈内存是一种线性的数据结构，它具有“先进后出”的特点。
在程序中，栈内存主要用于存储局部变量和函数调用的信息。
当一个函数被调用时，会在栈内存中为其分配一块存储空间，用于存储函数的参数、返回地址和局部变量等信息。
随着函数的执行，这些数据会被不断压入栈中，当函数执行完毕后，这些数据会被弹出栈外，释放相应的内存空间。
由于栈内存的分配和回收都是自动进行的，所以栈内存的管理相对简单高效。
与栈内存相对应的是堆内存。
堆内存是一种动态分配的内存空间，它的分配和释放需要由程序员手动管理。
在堆内存中，程序员可以根据需要分配任意大小的内存空间，并且可以在程序的不同部分共享数据。
堆内存的分配是通过调用系统的分配函数实现的，而释放则需要程序员手动调用相应的释放函数来释放内存。
由于堆内存的分配和释放需要手动管理，所以堆内存的管理相对复杂，容易出现内存泄漏或者内存覆盖等问题。
栈内存和堆内存在使用上也有一些区别。
首先，栈内存的分配速度比堆内存要快，因为栈内存的分配只需要移动栈指针即可，而堆内
存的分配需要在堆中查找合适的空闲内存块。
其次，栈内存的大小是固定的，由系统预先分配好，而堆内存的大小是动态可变的，可以根据需要进行扩展或缩小。
此外，栈内存的生命周期一般较短，函数执行完毕后，栈内存中的数据就会被释放，而堆内存的生命周期较长，需要在程序的不同部分共享数据时才会被释放。
在实际的程序开发中，栈内存和堆内存的使用是相互配合的。
一般来说，局部变量和函数调用的信息可以存储在栈内存中，而需要动态分配的大对象或者需要在程序的不同部分共享的数据可以存储在堆内存中。
通过合理地使用栈内存和堆内存，可以提高程序的效率和灵活性。
总结起来，栈内存和堆内存是计算机中两种不同的内存分配方式。
栈内存主要用于存储局部变量和函数调用的信息，具有自动分配和回收的特点；而堆内存主要用于动态分配内存空间，并且可以在程序的不同部分共享数据，需要手动管理内存的分配和释放。
栈内存和堆内存在使用上有一些区别，栈内存的分配速度快、大小固定、生命周期短，而堆内存的分配速度慢、大小可变、生命周期长。
通过合理地使用栈内存和堆内存，可以提高程序的效率和灵活性。