浅谈堆和栈的区别
在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念。为什么这样说呢?第一,我们编写的c语言程序基本上都用到。第二,针对现如今的发展,不论是软件还是硬件,对内存的充分利用就是一个不小的飞跃,本人认为,写一个好的软件,如果在内存上下了功夫,我相信是很好的。因为内存的速度要比固态硬盘,机械硬盘要快的多,所以在内存上的试探就是一个巨大的提速过程。
闲话不多说,先说两大数据结构堆和栈,栈是一种具有后进先出的数据结构,也就是说后存放的先取,先存放的后取。而堆是一种经过排序的树形数据结构,每个结点都有一个值。通常我们所说的堆的数据结构,是指二叉堆。堆的特点是根结点的值最小(最大),且根结点的两个子树也是一个堆。由于堆的这个特性,常用来实现优先队列,堆的存取是随意。
内存中的堆区和栈区,关于内存分配,我拿c语言来说,一般情况下,程序存放在rom或flash中,运行时需要拷到内存中执行,内存会分别存储不同的信息。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。另外还有静态去是分配静态变量,全局变量空间的;只读区是分配常量和程序代码空间的;以及其他分区。
来看一个例子吧!1
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13main.c
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);堆
p2=(char *)malloc(10);堆
}
申请方式和回收方式也不同
申请方式:栈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。而堆则是程序员根据需要自己申请的空间,例如malloc(10);开辟十个字节的空间。由于栈上的空间是自动分配回收的,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,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漏。
申请后系统的响应
栈:只要栈的剩余空间大于所申请的空间,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出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。
申请效率:
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。
堆和栈的存储内容:
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c语言编译器中,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。
由上谈谈java垃圾回收机制
刚看了内存的栈和堆,刚好想到了Java的垃圾回收机制。下面说的一切都是本人的想法。
java创造一个对象,对象的地址存在栈中,其真正的对象在堆中,这充分利用了栈是由系统分配,读取速度快的优点。而堆的存储空间比较灵活,也比较大。把这二者结合,只需要把在堆中已经分配的空间首地址写入栈中即可达到两者的共有效果。
至于java的垃圾回收机制,我想也是利用了栈中的自动分配自动回收。当栈中存放的堆中的地址消失时,我们就可以去清楚对应的堆中的内容。这样就完美的实现了垃圾回收机制。