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供臨時寄存貨物的地方。 |
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臨時寄存貨物的地方 |
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供臨時存放貨物的地方。 郭沫若 《洪波麯》第八章三:“有一次 賀衷寒 竟於夜半突然搜查服務處的堆棧,但什麽也沒有查出。” |
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在計算機領域,堆棧是一個不容忽視的概念,但是很多人甚至是計算機專業的人也沒有明確堆棧其實是兩種數據結構。
堆棧都是一種數據項按序排列的數據結構,衹能在一端(稱為棧頂(top))對數據項進行插入和刪除。
要點:
堆:順序隨意
棧:先進後出(last-in/first-out) |
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一、預備知識—程序的內存分配
一個由c/c++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分
1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。
2、堆區(heap) — 一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由os回收 。註意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鏈表。
3、全局區(靜態區)(static)—,全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。 - 程序結束後由係統釋放。
4、文字常量區 —常量字符串就是放在這裏的。 程序結束後由係統釋放 。
5、程序代碼區—存放函數體的二進製代碼。
二、例子程序
這是一個前輩寫的,非常詳細
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化區
char *p1; 全局未初始化區
main()
{
int b; 棧
char s[] = "abc"; 棧
char *p2; 棧
char *p3 = "123456"; 123456 在常量區,p3在棧上。
static int c =0; 全局(靜態)初始化區
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
}
分配得來得10和20字節的區域就在堆區。
strcpy(p1, "123456"); 123456 放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指嚮的"123456"優化成一個地方。 |
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1.申請方式
stack:
由係統自動分配。 例如,聲明在函數中一個局部變量 int b; 係統自動在棧中為b開闢空間
heap:
需要程序員自己申請,並指明大小,在c中malloc函數
如p1 = (char *)malloc(10);
在c++中用new運算符
如p2 = (char *)malloc(10);
但是註意p1、p2本身是在棧中的。
2.申請後係統的響應
棧:衹要棧的剩餘空間大於所申請空間,係統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。
堆:首先應該知道操作係統有一個記錄空閑內存地址的鏈表,當係統收到程序的申請時,會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閑結點鏈表中刪除,並將該結點的空間分配給程序,另外,對於大多數係統,會在這塊內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存空間。另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,係統會自動的將多餘的那部分重新放入空閑鏈表中。
3.申請大小的限製
棧:在windows下,棧是嚮低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是係統預先規定好的,在 windows下,棧的大小是2m(也有的說是1m,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。
堆:堆是嚮高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由於係統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址嚮高地址。堆的大小受限於計算機係統中有效的虛擬內存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。
4.申請效率的比較
棧由係統自動分配,速度較快。但程序員是無法控製的。
堆是由new分配的內存,一般速度比較慢,而且容易産生內存碎片,不過用起來最方便.
另外,在windows下,最好的方式是用virtualalloc分配內存,他不是在堆,也不是在棧,而是直接在進程的地址空間中保留一快內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活
5.堆和棧中的存儲內容
棧: 在函數調用時,第一個進棧的是主函數中函數調用後的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然後是函數的各個參數,在大多數的c編譯器中,參數是由右往左入棧的,然後是函數中的局部變量。註意靜態變量是不入棧的。
當本次函數調用結束後,局部變量先出棧,然後是參數,最後棧頂指針指嚮最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續運行。
堆:一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。
6.存取效率的比較
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的;
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的;
但是,在以後的存取中,在棧上的數組比指針所指嚮的字符串(例如堆)快。
比如:
#include
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c;
a = p;
return;
}
對應的匯編代碼
10: a = c;
00401067 8a 4d f1 mov cl,byte ptr [ebp-0fh]
0040106a 88 4d fc mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p;
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edx讀取字符,顯然慢了。
7.小結:
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出:
使用棧就象我們去飯館裏吃飯,衹管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。 |
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操作係統方面的堆和棧,如上面說的那些,不多說了。
還有就是數據結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這裏的堆實際上指的就是(滿足堆性質的)優先隊列的一種數據結構,第1個元素有最高的優先權;棧實際上就是滿足先進後出的性質的數學或數據結構。
雖然堆棧,堆棧的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連着叫衹是由於歷史的原因。 |
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堆棧是一種存儲部件,即數據的寫入跟讀出不需要提供地址,而是根據寫入的順序决定讀出的順序 |
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堆棧
stack
dUIZhQn
堆棧(stack)一種具有特定結構,用以保存數據
(或地址)的存儲器或存儲區。其數據項的存人與取
出遵循“後進先出”的規則,如果以形象的方式表示
其存取操作的邏輯特點,相當於僅有一端是供數據
出人的開放端,而另一端是封閉的,如圖1所示。正
是由於數據項衹能從開放端(棧頂)存人或取出,因
而總是遵循“後進先出”規則的。
…推吩)托
圖1“後進先出”的堆找結構
描述堆棧的要素是頂地址(51、)、棧長度(SL)及
當前指針(SP)。無任何數據項存人,即空棧時,SP
指在棧底以下;棧中存滿了數據項時,SP到達棧的
頂端,即SP=盯。堆棧的基本操作是數據項的存人
(或稱下推)與取出(或稱上托)。由於在任何時候,
棧的指針總是指在最近一次存人的數據項處,因而
在再一次存入新數據項時要先上移指針而後存人;
在由棧中取出數據時,則要先取數據而後把指針下
移一個位置;而且,存人與取出的操作要有監視棧滿
與棧空的檢測步驟。圖2表示空棧,存人一項A0,
再存入一項Al,又存人一項人,而後又取出了一項
凡的各種情況。
堆棧在計算機係統中有重要的用途。如子程序
調用、中斷服務等過程均要涉及到正常執行順序的
轉出與返回問題,且常按後轉出者先返回的原則進
行嵌套,因而可用堆棧結構進行處理。語言編譯係
統等也經常用到堆棧結構。
堆棧的實現可以通過軟件手段,也可以使用專
門設計的硬件。(梁吟藻)
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- : store house
- n.: dump, godown, stack, store, freight house, storehouse, warehouse, a warehouse, a storage
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