堆栈、栈(stack)和堆(heap)三者的区别
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【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
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。
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)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。
队列,栈,堆栈,数组,链表特点与区别1. 队列可以看成是有2个口的集合一个口叫队头一个叫队尾,只能在对头进行删除操作,在队尾做插入。
根据这样的操作。
队列特点是先进先出2.堆栈可以看成是有1个口的集合,这个口叫栈顶。
插入和删除操作只能在栈顶操作。
根据这样的操作。
堆栈的特点是是后进先出.3.链表是一种存储方式,它可以在非连续的内存空间里面存储一个集合的元素。
4.和它对应的是数组,数组要在连续的空间里存储集合的元素队列、栈是线性数据结构的典型代表,而数组、链表是常用的两种数据存储结构;队列和栈均可以用数组或链表的存储方式实现它的功能数组与链表:数组属于顺序存储中,由于每个元素的存储位置都可以通过简单计算得到,所以访问元素的时间都相同(直接访问数组下标);链表属于数据的链接存储,由于每个元素的存储位置是保存在它的前驱或后继结点中的,所以只有当访问到其前驱结点或后继结点后才能够按指针访问到自己,访问任一元素的时间与该元素结点在链接存储中的位置有关。
链表和数组是常用的两种数据存储结构,都能用来保存特定类型的数据。
1.占用的内存空间链表存放的内存空间可以是连续的,也可以是不连续的,数组则是连续的一段内存空间。
一般情况下存放相同多的数据数组占用较小的内存,而链表还需要存放其前驱和后继的空间。
2.长度的可变性链表的长度是按实际需要可以伸缩的,而数组的长度是在定义时要给定的,如果存放的数据个数超过了数组的初始大小,则会出现溢出现象。
3.对数据的访问链表方便数据的移动而访问数据比较麻烦;数组访问数据很快捷而移动数据比较麻烦。
链表和数组的差异决定了它们的不同使用场景,如果需要很多对数据的访问,则适合使用数组;如果需要对数据进行很多移位操作,则设和使用链表。
堆和栈有什么区别:1. 栈具有数据结构中栈的特点,后进先出,所有存放在它里面的数据都是生命周期很明确(当然要求它不能存放太久,占有的空间确定而且占用空间小),能够快速反应的!所有在Java中它存放的是8个基本数据类型和引用变量的,用完就马上销毁2.堆可以理解它就是个一个可大可小,任你分配的听话的内存操作单元;因此它的特点就是动态的分配内存,适合存放大的数据量!比如一个对象的所有信息,虽然它的引用指向栈中的某个引用变量;所有Java中堆是存放new 出来的对象的。
1 。
用预处理指令#define 声明一个常数,用以表明1年中有多少秒(忽略闰年问题)#define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL2. 嵌入式系统中经常要用到无限循环,你怎么样用C编写死循环呢?while(1){}或者for(;;){}3. 用变量a给出下面的定义a)一个整型数(An integer)b)一个指向整型数的指针( A pointer to an integer)c)一个指向指针的的指针,它指向的指针是指向一个整型数( A pointer to a pointer to an intege)rd)一个有10个整型数的数组( An array of 10 integers)e) 一个有10个指针的数组,该指针是指向一个整型数的。
(An array of 10 pointers to integers)f) 一个指向有10个整型数数组的指针( A pointer to an array of 10 integers)g) 一个指向函数的指针,该函数有一个整型参数并返回一个整型数(A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer)h)一个有10个指针的数组,该指针指向一个函数,该函数有一个整型参数并返回一个整型数( An array of ten pointers to functions that take an integer argument and return an integer )答案是:a) int a; // An integerb) int *a; // A pointer to an integerc) int **a; // A pointer to a pointer to an integerd) int a[10]; // An array of 10 integerse) int *a[10]; // An array of 10 pointers to integersf) int (*a)[10]; // A pointer to an array of 10 integersg) int (*a)(int); // A pointer to a function a that takes an integer argument and returns an integer h) int (*a[10])(int); // An array of 10 pointers to functions that take an integer argument and return an integer4.关键字static的作用是什么?这个简单的问题很少有人能回答完全。
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。