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c/c++后臺(tái)開發(fā)必知堆與棧的區(qū)別是什么?

來(lái)源:千鋒教育
發(fā)布人:xqq
時(shí)間: 2023-10-11 20:22:04 1697026924

一、內(nèi)存結(jié)構(gòu)不同

棧和堆都是計(jì)算機(jī)內(nèi)存的一部分,用于存儲(chǔ)變量和數(shù)據(jù),它們?cè)趦?nèi)存中的位置和管理方式有所不同:

棧是一種自動(dòng)分配和釋放內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它的大小在編譯時(shí)確定,并且在函數(shù)調(diào)用和局部變量存儲(chǔ)期間動(dòng)態(tài)分配和釋放。棧的操作非常高效,分配和釋放內(nèi)存的速度很快。

堆是一種動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它的大小在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)確定,并通過(guò)函數(shù)(如malloc和free)手動(dòng)分配和釋放。堆的操作相對(duì)較慢,分配和釋放內(nèi)存的過(guò)程可能需要更多的時(shí)間。

二、管理方式不同

棧采用先進(jìn)后出(LIFO)的管理方式。每當(dāng)一個(gè)函數(shù)被調(diào)用時(shí),該函數(shù)的局部變量和返回地址等信息會(huì)被壓入棧中。當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢后,這些信息會(huì)被自動(dòng)彈出棧。棧的內(nèi)存分配和釋放是自動(dòng)進(jìn)行的,程序員無(wú)需手動(dòng)管理。

堆采用自由存儲(chǔ)管理方式。堆的內(nèi)存分配和釋放由程序員手動(dòng)進(jìn)行。程序員可以使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)(如malloc和new)在堆中分配一塊指定大小的內(nèi)存。在不再使用時(shí),程序員需要顯式地調(diào)用釋放內(nèi)存的函數(shù)(如free和delete)來(lái)釋放這塊內(nèi)存。

三、生命周期不同

棧中的變量的生命周期是局部的,它們的內(nèi)存空間在函數(shù)執(zhí)行期間存在,并在函數(shù)返回時(shí)自動(dòng)釋放。因此,棧中的變量不能在函數(shù)外部使用。

堆中分配的內(nèi)存的生命周期可以通過(guò)程序員控制。程序員可以手動(dòng)分配和釋放堆中的內(nèi)存。這意味著堆中的變量可以在函數(shù)之間傳遞,并且可以在函數(shù)外部使用。

四、內(nèi)存管理和效率不同

棧的內(nèi)存管理由編譯器自動(dòng)完成,分配和釋放內(nèi)存的過(guò)程非常高效。由于棧的管理方式簡(jiǎn)單,操作棧相對(duì)較快,棧上的變量的訪問(wèn)速度也較快。棧的分配和釋放是按照固定的順序進(jìn)行的,因此管理起來(lái)更加簡(jiǎn)單,不容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏的問(wèn)題。

堆的內(nèi)存管理由程序員手動(dòng)控制,分配和釋放內(nèi)存需要額外的代碼來(lái)處理。相比棧,堆的分配和釋放過(guò)程較慢。由于堆是動(dòng)態(tài)分配的,變量的訪問(wèn)需要通過(guò)指針進(jìn)行,因此相對(duì)于棧上的變量,訪問(wèn)堆上的變量會(huì)稍微慢一些。另外,堆上的內(nèi)存管理較為復(fù)雜,容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏或者內(nèi)存溢出的問(wèn)題,需要仔細(xì)管理和釋放堆上的內(nèi)存。

五、適用場(chǎng)景不同

由于棧的分配和釋放過(guò)程快速且自動(dòng)化,適用于存儲(chǔ)相對(duì)較小的局部變量和函數(shù)調(diào)用過(guò)程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)。棧的大小一般有限,通常在幾兆字節(jié)的范圍內(nèi),所以不適合存儲(chǔ)較大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者需要長(zhǎng)時(shí)間保持的數(shù)據(jù)。

由于堆的動(dòng)態(tài)分配和釋放,適用于存儲(chǔ)較大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和需要長(zhǎng)時(shí)間保持的數(shù)據(jù)。堆的大小相對(duì)較大,通常在幾百兆字節(jié)或者幾個(gè)千兆字節(jié)的范圍內(nèi),可以滿足對(duì)大量數(shù)據(jù)的需求。

在C/C++后臺(tái)開發(fā)中,堆和棧是兩個(gè)重要的概念。棧具有自動(dòng)分配和釋放內(nèi)存、管理簡(jiǎn)單、訪問(wèn)速度快的特點(diǎn),適合存儲(chǔ)局部變量和臨時(shí)數(shù)據(jù);而堆具有動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存、適用于大型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)時(shí)間保持?jǐn)?shù)據(jù)的特點(diǎn),但需要手動(dòng)管理內(nèi)存。在使用堆和棧時(shí),需要根據(jù)具體的需求和數(shù)據(jù)大小,合理選擇堆和棧來(lái)存儲(chǔ)和管理變量和數(shù)據(jù),以提高程序的性能和效率。

延伸閱讀1:使用堆與棧有哪些注意事項(xiàng)

在使用堆和棧時(shí),需要注意以下事項(xiàng):

一、棧的大小有限,如果在函數(shù)調(diào)用過(guò)程中使用了過(guò)多的棧空間,可能會(huì)導(dǎo)致棧溢出的問(wèn)題,因此需要合理控制棧的使用。

二、堆的動(dòng)態(tài)分配需要手動(dòng)釋放內(nèi)存,如果忘記釋放內(nèi)存或者釋放不當(dāng),可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏,造成內(nèi)存資源的浪費(fèi)。

三、在并發(fā)或多線程環(huán)境下,對(duì)棧和堆的訪問(wèn)需要進(jìn)行合理的同步和互斥操作,以避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和內(nèi)存錯(cuò)誤。

正確地使用堆和棧可以提高代碼的效率、節(jié)省內(nèi)存資源,并避免內(nèi)存泄漏和棧溢出等問(wèn)題。在開發(fā)過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際需求合理選擇堆和棧,也是程序員必備的知識(shí)和技能。

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