堆與棧,靜態變數和全域變數的區別

來源:互聯網
上載者:User
對和棧的主要的區別由以下幾點:  
          1、管理方式不同;  
          2、空間大小不同;  
          3、能否產生片段不同;  
          4、生長方向不同;  
          5、分配方式不同;  
          6、分配效率不同;  
    管理方式:對於棧來講,是由編譯器自動管理,無需我們手工控制;對於堆來說,釋放工作由程式員控制,容易產生memory leak。
  
   空間大小:一般來講在32位系統下,堆記憶體可以達到4G的空間,從這個角度來看堆記憶體幾乎是沒有什麼限制的。但是對於棧來講,一般都是有一定的空間大小的,例如,在VC6下面,預設的棧空間大小是1M(好像是,記不清楚了)。當然,我們可以修改:          
 開啟工程,依次操作菜單如下:Project->Setting->Link,在Category   中選中Output,然後在Reserve中設定堆棧的最大值和commit。  
 注意:reserve最小值為4Byte;commit是保留在虛擬記憶體的頁檔案裡面,它設定的較大會使棧開闢較大的值,可能增加記憶體的開銷和啟動時間。
 
   片段問題:對於堆來講,頻繁的new/delete勢必會造成記憶體空間的不連續,從而造成大量的片段,使程式效率降低。對於棧來講,則不會存在這個問題,因為棧是先進後出的隊列,他們是如此的一一對應,以至於永遠都不可能有一個記憶體塊從棧中間彈出,在他彈出之前,在他上面的後進的棧內容已經被彈出,詳細的可以參考資料結構,這裡我們就不再一一討論了。  
   生長方向:對於堆來講,生長方向是向上的,也就是向著記憶體位址增加的方向;對於棧來講,它的生長方向是向下的,是向著記憶體位址減小的方向增長。  
   分配方式:堆都是動態分配的,沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式:靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的,比如局部變數的分配。動態分配由alloca函數進行分配,但是棧的動態分配和堆是不同的,他的動態分配是由編譯器進行釋放,無需我們手工實現。  
   分配效率:棧是機器系統提供的資料結構,電腦會在底層對棧提供支援:分配專門的寄存器存放棧的地址,壓棧出棧都有專門的指令執行,這就決定了棧的效率比較高。堆則是C/C++函數庫提供的,它的機制是很複雜的,例如為了分配一塊記憶體,庫函數會按照一定的演算法(具體的演算法可以參考資料結構/作業系統)在堆記憶體中搜尋可用的足夠大小的空間,如果沒有足夠大小的空間(可能是由於記憶體片段太多),就有可能調用系統功能去增加程式資料區段的記憶體空間,這樣就有機會分到足夠大小的記憶體,然後進行返回。顯然,堆的效率比棧要低得多。  
   從這裡我們可以看到,堆和棧相比,由於大量new/delete的使用,容易造成大量的記憶體片段;由於沒有專門的系統支援,效率很低;由於可能引發使用者態和核心態的切換,記憶體的申請,代價變得更加昂貴。所以棧在程式中是應用最廣泛的,就算是函數的調用也利用棧去完成,函數調用過程中的參數,返回地址,EBP和局部變數都採用棧的方式存放。所以,我們推薦大家盡量用棧,而不是用堆。  
   棧有如此眾多的好處,但是由於和堆相比不是那麼靈活,有時候分配大量的記憶體空間,還是用堆好一些。  
          無論是堆還是棧,都要防止越界現象的發生(除非你是故意使其越界),因為越界的結果要麼是程式崩潰,要麼是摧毀程式的堆、棧結構,產生以想不到的結果,就算是在你的程式運行過程中,沒有發生上面的問題,你還是要小心,說不定什麼時候就崩掉,那時候debug可是相當困難的:)  
          對了,還有一件事,如果有人把堆棧合起來說,那它的意思是棧,可不是堆,呵呵,清楚了?
 
全域變數和靜態全域變數的區別
 
全域變數本身就是靜態儲存方式, 靜態全域變數當然也是靜態儲存方式。 這兩者在儲存方式上並無不同。這兩者的區別雖在於非靜態全域變數的範圍是整個來源程式,當一個來源程式由多個源檔案組成時,非靜態全域變數在各個源檔案中都是有效。 而靜態全域變數則限制了其範圍, 即只在定義該變數的源檔案內有效, 在同一來源程式的其它源檔案中不能使用它。由於靜態全域變數的範圍局限於一個源檔案內,只能為該源檔案內的函數公用,因此可以避免在其它源檔案中引起錯誤。
 
從以上分析可以看出, 把局部變數改變為靜態變數後是改變了它的儲存方式即改變了它的生存期。把全域變數改變為靜態變數後是改變了它的範圍,限制了它的使用範圍。因此static 這個說明符在不同的地方所起的作用是不同的。應予以注意。
Static
1.      靜態變數,分配在靜態儲存區,在資料區段中。函數退出之後,變數值不變。
2.      範圍,全域的靜態變數、靜態函數只能在本檔案中使用。(不同於一般全域變數)
局部的靜態變數同函數的局部變數 
 

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