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由字符串的相等判断延伸到堆和栈的区别

2016-10-08 19:16 183 查看
char *c = "abc"和char c[]="abc",前者改变其内容程序是会崩溃的,而后者完全正确。

首先要搞清楚编译程序占用的内存的分区形式:

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

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所向"123456"优化成一个

地方。

}

这里顺便讲一下堆和栈的区别:

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.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Virtual Alloc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块内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。

5.堆和栈中存储的内容

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。堆中的具体内容由程序员安排。

样例:

#include <iostream>

using namespace std;

main()

{

char *c1 = "abc";

char c2[] = "abc";

char *c3 = ( char* )malloc(3);

// *c3 = "abc" //error

strcpy(c3,"abc");

c3[0] = 'g';

printf("%d %d %s\n",&c1,c1,c1);

printf("%d %d %s\n",&c2,c2,c2);

printf("%d %d %s\n",&c3,c3,c3);

getchar();

}

输出:

2293628 4199056 abc

2293624 2293624 abc

2293620 4012976 gbc

写成注释那样,后面改动就会崩溃

可见strcpy(c3,"abc");abc是另一块地方分配的,而且可以改变,
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