關(guān)于C語言堆棧的經(jīng)典講解
[導(dǎo)讀]程序內(nèi)存的分配????一個(gè)由C/C編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分：棧區(qū)（stack）—由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。堆區(qū)（heap）—一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中...
程序內(nèi)存的分配
????一個(gè)由C/C 編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分：
- 棧區(qū)（stack）— 由編譯器自動(dòng)分配釋放 ，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。
- 堆區(qū)（heap） — 一般由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收 。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表。
- 全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）（static）—，全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域， 未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。- 程序結(jié)束后有系統(tǒng)釋放
- 文字常量區(qū)—常量字符串就是放在這里的。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放
- 程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。
例子程序
????這是一個(gè)前輩寫的，非常詳細(xì)。//main.cppint?a?=?0;?//全局初始化區(qū)int a = 0; //全局初始化區(qū)char *p1; //全局未初始化區(qū)main() {int b; //棧char s[] = "abc"; //棧char *p2; //棧char *p3 = "123456"; //123456\0在常量區(qū)，p3在棧上。static int c = 0; //全局（靜態(tài)）初始化區(qū) p1 = (char *)malloc(10); p2 = (char *)malloc(20);//分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。strcpy(p1, "123456"); //123456\0放在常量區(qū)，編譯器可能會(huì)將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個(gè)地方。}堆和棧的理論知識(shí)
1 申請(qǐng)方式
????stack:由系統(tǒng)自動(dòng)分配。例如，聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量 int b; 系統(tǒng)自動(dòng)在棧中為b開辟空間。????heap:需要程序員自己申請(qǐng)，并指明大小，在c中malloc函數(shù)。
? ?如
p1 = (char *)malloc(10);????在C 中用new運(yùn)算符，如p2 = (char *)malloc(10);????但是注意p1、p2本身是在棧中的。2 申請(qǐng)后系統(tǒng)的響應(yīng)
????棧：只要棧的剩余空間大于所申請(qǐng)空間，系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存，否則將報(bào)異常提示棧溢出。????堆：首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表，當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí)，會(huì)遍歷該鏈表，尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空間的堆結(jié)點(diǎn)，然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除，并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序，另外，對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)，會(huì)在這塊內(nèi)存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外，由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請(qǐng)的大小，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。3?申請(qǐng)大小的限制
????棧：在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的，在WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)），如果申請(qǐng)的空間超過棧的剩余空間時(shí)，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。????堆：堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲(chǔ)的空閑內(nèi)存地址的，自然是不連續(xù)的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。
4 申請(qǐng)效率的比較：
????棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配，速度較快。但程序員是無法控制的。????堆是由new分配的內(nèi)存，一般速度比較慢，而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，不過用起來最方便。
????另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存，他不是在堆，也不是在棧是直接在進(jìn)程的地址空間中保留一快內(nèi)存，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。
5 堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容
????棧：在函數(shù)調(diào)用時(shí)，第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令（函數(shù)調(diào)用語句的下一條可執(zhí)行語句）的地址，然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù)，在大多數(shù)的C編譯器中，參數(shù)是由右往左入棧的，然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，局部變量先出棧，然后是參數(shù)，最后棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數(shù)中的下一條指令，程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。
????堆：一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排。
6 存取效率的比較
????char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時(shí)刻賦值的；
而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)就確定的；
但是，在以后的存取中，在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?例如堆)快。
比如：
＃includevoid main() {char a = 1;char c[] = "1234567890";char *p ="1234567890"; a = c[1]; a = p[1];return;}????對(duì)應(yīng)的匯編代碼：10: a = c[1];00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl11: 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????第一種在讀取時(shí)直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中，而第二種則要先把指針值讀到edx中，在根據(jù)edx讀取字符，顯然慢了。7 小結(jié)
????堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來看出：????使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯，只管點(diǎn)菜（發(fā)出申請(qǐng)）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會(huì)切菜、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自由度小。關(guān)于STM32的堆棧，可以參考此文：詳解STM32單片機(jī)的堆棧。
????使用堆就象是自己動(dòng)手做喜歡吃的菜肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。
windows進(jìn)程中的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
????在閱讀本文之前，如果你連堆棧是什么多不知道的話，請(qǐng)先閱讀文章后面的基礎(chǔ)知識(shí)。????接觸過編程的人都知道，高級(jí)語言都能通過變量名來訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。那么這些變量在內(nèi)存中是如何存放的呢？程序又是如何使用這些變量的呢？下面就會(huì)對(duì)此進(jìn)行深入的討論。下文中的C語言代碼如沒有特別聲明，默認(rèn)都使用VC編譯的release版。關(guān)于C語言的內(nèi)存，可以參考此文：C語言中的內(nèi)存管理。????首先，來了解一下 C 語言的變量是如何在內(nèi)存分部的。C 語言有全局變量(Global)、本地變量(Local)，靜態(tài)變量(Static)、寄存器變量(Regeister)。每種變量都有不同的分配方式。先來看下面這段代碼：＃include int g1=0, g2=0, g3=0; int main(){ static int s1=0, s2=0, s3=0; int v1=0, v2=0, v3=0; //打印出各個(gè)變量的內(nèi)存地址 printf("0xx\n", 
下載文檔
