堆栈是什么意思
在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念,但是很多人甚至是计算机专业的人也没有明确堆栈其实是两种数据结构。
要点:堆:顺序随意 栈:先进后出 堆和栈的区别 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,分配方式倒是类似于链表,呵呵。
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。
二、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 栈: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 栈: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(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。
因此,能从栈获得的空间较小。
堆: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: 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. 另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存,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 栈: 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。
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。
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(例如堆)快。
比如: #include void main() { char a = 1; char c[] = "1234567890"; char *p ="1234567890"; a = c[1]; a = p[1]; return; } 对应的汇编代码 10: a = c[1]; 00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh] 0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl 11: 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 第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指针值读到edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。
? 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...
java堆栈是啥
Java把内存分成两种,一种叫做栈内存,一种叫做堆内存:在执行过程中会划分4个内存区域(heap、stack、data segment、code segment)。
java开始执行会把代码加载到code segment区域然后找到main方法开始执行;data segment是存放静态变量字符串常量;stack(堆):是存放局部变量等;heap(栈):放new出来的东西;举例:Student zhidao=new Student();//zhidao是对象的引用,它存放在栈中。
//可以把它理解为一个指针,指向所存放在堆中的对象。
当在一段代码块中定义一个变量时,java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,java会自动释放掉为该变量分配的内存空间,该内存空间可以立刻被另作他用。
堆内存用于存放由new创建的对象和数组。
在堆中分配的内存,由java虚拟机自动垃圾回收器来管理。
什么是堆栈?堆栈有何作用?
满意答案 热心问友 2011-06-22堆栈其实是数据结果中的两个概念 ,是存放数据的方式,堆:顺序随意;栈:后进先出(Last-In/First-Out)。
要说用处,那就是在写代码的时候,有时数据存取肯定是要有规定的顺序的,这个是你自己规定的,然后按照你所写程序的用处的特点来用堆还是栈还是队列之类的顺序 追问: 程序设计时,为什么要对堆栈指针SP重新赋值? 回答: 这不是初始化嘛堆栈是个特殊的存储区,主要功能是暂时存放数据和地址,通常用来保护断点和现场。
它的特点是按照先进后出的原则存取数据,这里的进与出是指进栈与出栈操作。
80C51片内RAM的部分单元可以用做堆栈。
有一个8位的堆栈指针寄存器SP,专用于指出当前堆栈顶部是片内RAM的哪一个单元。
80C51单片机系统复位后SP的初值为07H,也就是将从内部RAM的08H单元开始堆放信息。
但是,80C51系列的栈区不是固定的,只要通过软件改变SP寄存器的值便可更动栈区。
为了避开工作寄存器区和位寻址区,SP的初值可置为2FH或更大的地址值。
如果CPU在操作中要使用两组工作寄存器,如果不使用位变量,SP的初值至少应为0FH或更大的值;如果使用位变量,SP的初值至少应为2FH或更大的值;KeilC51编译器会自动计算SP的初始设定值,无需编程者关心。
...
汇编语言里面的堆栈是什么东西啊!
1.堆栈本质上只是普通的内存地址2.堆和栈本来是两种数据结构,现常用“堆栈”连用仅表示栈。
3.栈的使用方式是临时存放数据,在某一段内存中,从内存地址最后开始存放,像叠盘子一样,只能将最后放入的数据先取出来。
4.栈在汇编语言中经常使用,cpu寄存器中有sp(32位为esp),即stack pointer,指向当前栈的顶端,汇编语言中的栈并非其他语言中的一种数组型的数据结构,而直接简化为一段内存,通过pop和push等指令来进行直接的内存操作。
5.堆和栈有相似,即皆是一段普通内存,不同点是,堆是顺序存放,且堆只能由程序员申请让系统分配,而栈是程序员自行分配。
6.8086汇编一般无堆,win32汇编中可使用API函数来操作堆。
堆栈指令的作用是什么?
在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念,但是很多人甚至是计算机专业的人也没有明确堆栈其实是两种数据结构。
堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构,只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除。
要点: 堆:顺序随意 栈:后进先出(Last-In/First-Out)编辑本段堆和栈的区别 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,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。
- 程序结束后由系统释放。
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。
二、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。
编辑本段堆和栈的理论知识 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malloc函数 如p1 = (char *)malloc(10); 在C++中用new运算符 如p2 = new char[20];//(char *)malloc(10); 但是注意p1、p2本身是在栈中的。
2.申请后系统的响应 栈: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。
3.申请大小的限制 栈: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(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。
因此,能从栈获得的空间较小。
堆: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。
4.申请效率的比较 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. 另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一快内存,虽然用起来最不方便。
但是速度快,也最灵活 5.堆和栈中的存储内容 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。
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。
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(例如堆)快。
比如: #include void main() { char a = 1; char c[] = "1234567890"; char *p ="1234567890"; a = c[1]; a = p[1]; return; } 对应的汇编代码 10: a = c[1]; 00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh] 0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl 11: 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 第一种在读...
堆栈,堆栈,堆和栈的区别是什么?
五大内存分区 在C++中,内存分成5个区,他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。
栈,就是那些由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清楚的变量的存储区。
里面的变量通常是局部变量、函数参数等。
堆,就是那些由new分配的内存块,他们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去控制,一般一个new就要对应一个delete。
如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收。
自由存储区,就是那些由malloc等分配的内存块,他和堆是十分相似的,不过它是用free来结束自己的生命的。
全局/静态存储区,全局变量和静态变量被分配到同一块内存中,在以前的C语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的,在C++里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。
常量存储区,这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改(当然,你要通过非正当手段也可以修改,而且方法很多,在《const的思考》一文中,我给出了6种方法) 明确区分堆与栈 在bbs上,堆与栈的区分问题,似乎是一个永恒的话题,由此可见,初学者对此往往是混淆不清的,所以我决定拿他第一个开刀。
首先,我们举一个例子: void f() { int* p=new int[5]; } 这条短短的一句话就包含了堆与栈,看到new,我们首先就应该想到,我们分配了一块堆内存,那么指针p呢?他分配的是一块栈内存,所以这句话的意思就是:在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。
在程序会先确定在堆中分配内存的大小,然后调用operatornew分配内存,然后返回这块内存的首地址,放入栈中,他在VC6下的汇编代码如下: 00401028 push 14h 0040102A call operator new (00401060) 0040102F add esp,4 00401032 mov dword ptr [ebp-8],eax 00401035 mov eax,dword ptr [ebp-8] 00401038 mov dword ptr [ebp-4],eax 这里,我们为了简单并没有释放内存,那么该怎么去释放呢?是delete p么?澳,错了,应该是delete []p,这是为了告诉编译器:我删除的是一个数组,VC6就会根据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。
好了,我们回到我们的主题:堆和栈究竟有什么区别? 主要的区别由以下几点: 1、管理方式不同; 2、空间大小不同; 3、能否产生碎片不同; 4、生长方向不同; 5、分配方式不同; 6、分配效率不同; 管理方式:对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak。
空间大小:一般来讲在32位系统下,堆内存可以达到4G的空间,从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。
但是对于栈来讲,一般都是有一定的空间大小的,例如,在VC6下面,默认的栈空间大小是1M(好像是,记不清楚了)。
当然,我们可以修改: 打开工程,依次操作菜单如下:Project->Setting->Link,在Category 中选中Output,然后在Reserve中设定堆栈的最大值和commit。
注意:reserve最小值为4Byte;commit是保留在虚拟内存的页文件里面,它设置的较大会使栈开辟较大的值,可能增加内存的开销和启动时间。
碎片问题:对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。
对于栈来讲,则不会存在这个问题,因为栈是先进后出的队列,他们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出,在他弹出之前,在他上面的后进的栈内容已经被弹出,详细的可以参考数据结构,这里我们就不再一一讨论了。
生长方向:对于堆来讲,生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向;对于栈来讲,它的生长方向是向下的,是向着内存地址减小的方向增长。
分配方式:堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。
栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。
静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。
动态分配由alloca函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。
分配效率:栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较高。
堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到足够大小的内存,然后进行返回。
显然,堆的效率比栈要低得多。
从这里我们可以看到,堆和栈相比,由于大量new/delete的使用,容易造成大量的内存碎片;由于没有专门的系统支持,效率很低;由于可能引发用户态和核心态的切换,内存的申请,代价变得更加昂贵。
所以栈在程序中是应用最广泛的,就算是函数的调用也利用栈去完成,函数调用过程中的参数,返回地址,EBP和局部变量都采用栈的方式存放。
所以,我们推荐大家尽量用栈,而不是用堆。
虽然栈有如此众多的好处,但是由于和堆相比不是那么灵活,...
ucosii任务堆栈的作用是什么呢?
在uCOS中,每一个任务都有一个独立的任务堆栈。
为了深入理解任务堆栈的作用,不妨分析任务从“出生”到“消亡”的整个过程,具体就是分析任务的建立,运行,挂起几种状态中任务堆栈的变化情况。
现在假设系统运行着一个由用户创建的用以完成打印工作的任务TPrint。
TPrint最初通过OSTaskCreate()函数创建,在该函数中与任务堆栈有关的第一段代码是大家比较熟悉的函数OSTaskStkInit(),这个函数是在uCOS移植过程中必须实现的,其作用是“初始化堆栈”,其实就是预先在RAM中的一块区域中把任务将来运行开始时CPU寄存器应处的状态(正确值)准备好,之后,任务第一次被内核调度器调度运行时,将这些准备好的数据(寄存器的值)推到CPU的寄存器中,如果数据设计的合理,CPU便会按照我们预先设计好的思路运行。
所以,“初始化堆栈”实际上是做了一个“未雨绸缪”的工作。
这个过程中有两点是必须慎重考虑的,一是PC该如何定位,二是CPU的其它寄存器(除PC之外)该怎么处理。
先说第一点,因为任务是第一次运行,而任务从本质上将就是一段代码,所以PC指针应该定位到这段代码的第一行处,即所谓的入口地址(Entry Point)处,这个地址由任务指针保存着,所以把该指针值赋给PC即可。
第二,这段代码还未被执行过,所以代码中的变量与CPU的其它寄存器一点关系也没有,因此R0-R12,R14可随便给值,或者不赋值也可,让这些寄存器保持原来的值,显然后者更为简单。
最后再给CPSR赋值,用户可以根据实际需要使系统运行于系统模式或管理模式。
经过入栈和出栈,此时SP指向任务堆栈的最底端(就是已经定义好的任务堆栈数组的最后一个元素)。
之后任务代码开始正式运行,因为CPU的寄存器是有限的,所以在运行时不可避免地要把一些临时变量暂时保存到堆栈中。
具体应保存到哪个地址呢,不用担心,SP知道(任务第一次运行时,这个地址就是任务堆栈数组的最后一个元素的地址)。
任务堆栈的大小和任务代码中临时变量的数目有关,如果这段代码临变量特别多,堆栈就应设计的大一些。
然后,TPrint任务由于某种原因将要被挂起,所以应把任务的运行现场放到堆栈里保护起来,TPrint任务再次运行时再把这个现场还原,任务就能从上次断点处紧接着运行。
那么,这个现场是什么呢?从本质上讲,TPrint任务的运行过程就是CPU在执行一段特定的代码,所以这个现场就是CPU的现场,也就是寄存器的值。
这些寄存器的值包含了代码执行时的所有信息,包括当前运行到了这段代码的哪个位置处(由PC值指明)。
因此,把CPU的寄存器的值推入堆栈,然后记住栈顶指针的位置(SP由OSTCBCur->OSTCBStkPtr保存),当任务再次将要运行前,从SP指向的地址处依次把先前保存的CPU寄存器的值放到CPU的寄存器中,任务就可以从上次中断的地方准确无误地执行。
这个过程就像突然把任务冻结了,与任务有关的任何东西都不能动了,一段时间之后又把任务解冻,与它有关的东西又变得可用,于是任务又可以活蹦乱跳地跑起来了。
从以上分析可以看出,任务堆栈至始至终伴随着任务,与之生死与共,它的作用可以概括为两点:第一,当任务运行时,它用来保存一些局部变量;第二,当任务挂起时,它负责保存任务的运行现场,也就是CPU寄存器的值。
有些朋友正是忽视了第一点,产生了“任务堆栈大小应是固定值的疑问”。
我感觉,这可能与对函数OSTaskStkInit()的理解有关,我们都称之为堆栈初始化函数,但此处的“初始化”与我们理解的初始化不太一样,平时讲的(变量的)初始化似乎指的是将变量的所有成员都一一初始化。
而此处的堆栈的初始化仅仅是初始化了很大一个堆栈的一小部分,因为当前只有这部分是有用的,而剩余的大部分用不到,所以不用初始化,就像有些变量不用初始化一样(有默认值或随机值)。
而且,任务每次挂起前用来保存当前CPU寄存器这一连续区域在整个任务堆栈空间中是浮动的