数据结构顺序栈的实现的栈和内存栈有什么区别

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本文主要介绍内存中堆和栈的区别。
堆和栈的区别:
·&&&&& 1& 堆空间的内存是动态分配的,一般存放对象,并且需要手动释放内存。
·&&&&& 2& 栈空间的内存由系统自动分配,一般存放局部变量等,不需要手动管理内存。
接下来我将从以下几个方面来阐述堆与栈的区别;
&&&&管理方式:
&&&&&&&&对于栈来讲,由编译器自动管理,无需我们手动控制。
&&&&&& &对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory warning。
&&&&申请大小:
&&&&&&&&栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域.即栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规好的。栈的大小是1M,如果申请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.这是因为系统是用链表来存储空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址.堆得大小受限于计算机系统中有效地虚拟内存.由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。
& & 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,因为栈是先进后出得队列,它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。
&& &分配方式:
&&&&&&&&堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。
&&&&&&&&栈有两种分配方式: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alloc函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,它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。
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数据结构的堆栈,和内存空间的堆栈有什么区别和关系吗??
我们常常说的内存空间中有堆区和栈区合起来就是堆栈但是我们又有一种数据结构叫做堆栈,和队列并行我很纳闷,这个数据结构中的堆栈和内存管理中的堆栈有什么区别和联系??请各位大侠指导啊~
我有更好的答案
数据结构中的一般称“栈(stack)”,是一种后进先出的数据结构。它是一种概念,或者说是一种逻辑技术,与语言、平台无关。内存管理中的“堆栈”其实是分为堆(heap)和栈(stack)的,以引用变量为例,引用变量本身存储在栈中,引用变量指向的值存储在堆中。如int[] arr = {1, 2, 3};变量arr(数组名)存储在栈中,变量arr的值(数组元素)存储在堆中(普通结构)。内存管理中的栈采用的就是数据结构中的栈的思想,即遵循后进先出的管理方法。好比数据结构中的栈是一项先进的技术,在内存管理中采用了该技术,在CPU的调度中可能也采用这种技术。
数据结构中的一般称“栈(stack)”,是一种后进先出的数据结构。它是一种概念,或者说是一种逻辑技术,与语言、平台无关。内存管理中的“堆栈”其实是分为堆(heap)和栈(stack)的,以引用变量为例,引用变量本身存储在栈中,引用变量指向的值存储在堆中。如int[] arr = {1, 2, 3};变量arr(数组名)存储在栈中,变量arr的值(数组元素)存储在堆中(普通结构)。内存管理中的栈采用的就是数据结构中的栈的思想,即遵循后进先出的管理方法。好比数据结构中的栈是一项先进的技术,在内存管理中采用了该技术,在CPU的调度中可能也采用这种技术。
那是不是在内存管理中,凡是采用了栈技术的都成为栈区呢?或者说在咱们的系统中,堆区是采用了堆的数据结构管理,栈区是采用了栈的数据结构管理?
A:那是不是在内存管理中,凡是采用了栈技术的都成为栈区呢?B:在咱们的系统中,堆区是采用了堆的数据结构管理,栈区是采用了栈的数据结构管理?A不对,B正确。栈区是采用栈技术的内存区域,但不能认定凡是采用栈技术的区域都叫栈区,虽然目前的实际情况是这样。这是一个关于定义的准确问题。
本回答被提问者采纳
我说一下内存管理中的堆栈,个人之见,仅供参考。在编写程序时(比如C、C++等),可以简单地把内存分为三个不同的区域:1、栈,即我们平常说的堆栈,英文为stack,存放自动变量、函数调用产生的临时变量等,该内存空间由编译器自动分配、释放以及管理,访问效率高,但不灵活,空间也小。2、堆,英文为heap,该内存空间需要程序员手动申请、释放,如C的malloc、free以及C++的new、delete等,平常说的内存泄露就是操作堆引起的,由于需要手动管理,所以访问效率较低,但可以根据需要灵活使用。3、静态存储区,也是编译器自动管理的,用于存放全局变量、局部静态变量等,与栈中变量的区别是在程序运行期间一直保存变量的值。
程序运行时内存的栈和数据结构的栈类似,这个栈主要用来放临时变量和函数参数的,结构也是先进后出 但内存的堆和数据结构的堆石两码事,内存的堆一般用来动态分配内存的,如malloc(),或c++里的new非配的内存就是动态分配的内存的。至于内存中的堆如何实现的,可能和操作系统和编译器有关,我感觉一般的内存的堆好像是用链表实现的。至于更详细的我也不太清楚了,建议你查看相关资料
数据结构的堆栈就不说了,本质就是一种数据结构而已,内存中的堆栈表示的是两个不同使用方式的内存区,所有的全局变量都是放在堆上的,而程序的局部变量则是放在栈中的,叫堆栈是因为他们的使用方式类似于数据结构中的堆栈。
你可以找本书看下,很简单的
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&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。&&
在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念,我们编写的C语言程序基本上都要用到。但对于很多的初学着来说,堆栈是一个很模糊的概念。堆栈:一种数据结构、一个在程序运行时用于存放的地方,这可能是很多初学者的认识,因为我曾经就是这么想的和汇编语言中的堆栈一词混为一谈。我身边的一些编程的朋友以及在网上看帖遇到的朋友中有好多也说不清堆栈,所以我想有必要给大家分享一下我对堆栈的看法,有说的不对的地方请朋友们不吝赐教,这对于大家学习会有很大帮助。
数据结构的栈和堆
& 首先在数据结构上要知道堆栈,尽管我们这么称呼它,但实际上堆栈是两种数据结构:堆和栈。& 堆和栈都是一种数据项按序排列的数据结构。栈就像装数据的桶或箱子& 我们先从大家比较熟悉的栈说起吧,它是一种具有后进先出性质的数据结构,也就是说后存放的先取,先存放的后取。这就如同我们要取出放在箱子里面底下的东西(放入的比较早的物体),我们首先要移开压在它上面的物体(放入的比较晚的物体)。堆像一棵倒过来的树而堆就不同了,堆是一种经过排序的树形数据结构,每个结点都有一个值。通常我们所说的堆的数据结构,是指二叉堆。堆的特点是根结点的值最小(或最大),且根结点的两个子树也是一个堆。由于堆的这个特性,常用来实现优先队列,堆的存取是随意,这就如同我们在图书馆的书架上取书,虽然书的摆放是有顺序的,但是我们想取任意一本时不必像栈一样,先取出前面所有的书,书架这种机制不同于箱子,我们可以直接取出我们想要的书。
内存分配中的栈和堆
& 然而我要说的重点并不在这,我要说的堆和栈并不是数据结构的堆和栈,之所以要说数据结构的堆和栈是为了和后面我要说的堆区和栈区区别开来,请大家一定要注意。& 下面就说说C语言程序内存分配中的堆和栈,这里有必要把内存分配也提一下,大家不要嫌我啰嗦,一般情况下程序存放在Rom或Flash中,运行时需要拷到内存中执行,内存会分别存储不同的信息,如下图所示:& 内存中的栈区处于相对较高的地址以地址的增长方向为上的话,栈地址是向下增长的。栈中分配局部变量空间,堆区是向上增长的用于分配程序员申请的内存空间。另外还有静态区是分配静态变量,全局变量空间的;只读区是分配常量和程序代码空间的;以及其他一些分区。来看一个网上很流行的经典例子:main.cpp&&int a = 0; 全局初始化区&&char *p1; 全局未初始化区&&main()&&{&& 栈&&char s[] = "abc"; 栈&&char *p2; 栈&&char *p3 = "123456"; 在常量区,p3在栈上。&&static int c =0; 全局(静态)初始化区&&p1 = (char *)malloc(10); 堆&&p2 = (char *)malloc(20); 堆&&}0.申请方式和回收方式不同& 不知道你是否有点明白了,堆和栈的第一个区别就是申请方式不同:栈(英文名称是stack)是系统自动分配空间的,例如我们定义一个 char a;系统会自动在栈上为其开辟空间。而堆(英文名称是heap)则是程序员根据需要自己申请的空间,例如malloc(10);开辟十个字节的空间。由于栈上的空间是自动分配自动回收的,所以栈上的数据的生存周期只是在函数的运行过程中,运行后就释放掉,不可以再访问。而堆上的数据只要程序员不释放空间,就一直可以访问到,不过缺点是一旦忘记释放会造成内存泄露。还有其他的一些区别我认为网上的朋友总结的不错这里转述一下:1.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。&&& 也就是说堆会在申请后还要做一些后续的工作这就会引出申请效率的问题。2.申请效率的比较根据第0点和第1点可知。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。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.堆和栈中的存储内容由于栈的大小有限,所以用子函数还是有物理意义的,而不仅仅是逻辑意义。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。关于存储内容还可以参考这道题。这道题还涉及到局部变量的存活期。5.存取效率的比较char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";&&char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";&&aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;放在栈中。&&而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;放在堆中。&&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[] = "";&&char *p ="";&&a = c[1];&&a = p[1];&&&&}&&对应的汇编代码&&10: a = c[1];&&A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]&& 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl&&11: a = p[1];&&B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]&&A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]&& 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al关于堆和栈区别的比喻堆和栈的区别可以引用一位前辈的比喻来看出:&&& 使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。&&
& 使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。比喻很形象,说的很通俗易懂,不知道你是否有点收获。浅谈内存分配方式以及堆和栈的区别
对于一个程序要运行,涉及到的内存分配是一个首要问题,这里简单说一下一个简单的程序运行所涉及到的内存分配方式。另外,在数据结构中存在堆和栈的概念,栈是一种先进后出的数据结构,堆则是一种排序方式,而在内存分配中也存在堆(heap)和栈(stack)的概念,与数据结构中的概念不同,这里简单说明在内存分配中的堆栈之间的不同。
一、内存分配方式
1、全局变量和静态变量(static变量),是由编译器自动分配和释放的,初始化的全局变量和静态变量放在同一块内存区中,未初始化的全局变量和静态变量则放在相邻的另外一块内存区中。
2、栈,是由编译器自动分配和释放的,主要是函数体的地址,参数和局部变量,静态变量不包含其中,操作方式类似于数据结构中的栈。
3、堆,是由程序员手动完成申请和释放的,像malloc和new,程序员没有手动释放的话,当程序结束时由系统释放没有释放的空间,其实现方式与数据结构中的堆完全不同,此时的堆的实现方式有些类似于数据结构中的链表。
4、程序代码区,用于存放程序的二进制代码的空间。
5、文字常量区,像常量字符串等存放在这里,程序结束后由系统释放。
一个经典的例子,由强大的网友提供:
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化区
char *p1; 全局未初始化区
char s[] = "abc"; 栈
char *p2; 栈
char *p3 = "123456"; 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");
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、内存分配中堆和栈的区别
1.申请释放方式
在申请内存和释放内存方式方面,堆和栈有着很大的不同,先来谈谈栈是如何实现的吧。栈是编译器自动申请的,例如在主函数里面,要声明一个int变量a,那么编译器就自动开辟一块内存存放变量a。而堆则不相同,是由程序员手动申请的,只要程序员感觉程序此处需要用到多大的内存空间,那么就使用malloc或者new来申请固定大小的内存使用。栈的空间在程序结束的时候由系统或者编译器自动释放,而堆则在程序结束前由程序员手动使用delete释放,或者忘记手动释放,由系统在程序结束的时候自动回收。
2.申请后系统的相应
栈,只要栈剩余的空间大小比申请的空间小,系统就自动为其分配空间,否则就会报错说明栈空间溢出。
堆,首先要知道操作系统中有一个存放空闲存储块的链表,当程序员申请空间的时候,系统就会遍历整个链表,找到第一个比申请空间大的空闲块节点,系统会将该空闲块从空闲链表中删除,分配给程序,同时系统会记录这个空闲块的首地址和申请的大小,当程序员使用delete释放该空间的时候能够找到该存储区。另外,申请的空间不一定与找到的空闲块大小相同,多出来剩余的空闲区会被系统重新添加到空闲链表中。
3.申请的限制
栈,是一种向低地址扩展的数据结构,并且是连续的存储空间,所以栈顶和栈的最大容量是固定的,在windows下,栈的最大容量是2m或者是1m,是在编译的时候就已经确定的,当申请空间大于栈的剩余空间的时候,就会报错说明overflow,所以栈能够申请的空间是比较有限的。
堆,是一种向高地址扩展的数据结构,并且是不连续的,因为系统采用的是链表的方式存放空闲存储块,当然是不连续的,链表的遍历方向是由低向高的,所以堆能够申请的空间的大小其实等同于整个系统的虚拟内存,只要还有内存空间,那么堆就能够不受限制的申请空间,这种方式比较灵活,申请空间也较大。
4.申请效率的比较
栈,因为栈空间的申请是由系统自动完成的,所以速度快,但是不受程序员控制。
堆,空间的申请是由malloc或new来完成的,实现起来较慢,能够产生碎片,但是使用起来方便。
5.存放内容
栈,栈存放的内容,一般来说是函数地址和相关参数。当主函数要调用一个函数的时候,要对当前断点进行保存,需要使用栈来实现,首先入栈的是主函数下一条语句的地址,然后是调用函数的参数,一般情况下是按照从右向左的顺序入栈,之后是调用函数的局部变量,注意静态变量是存放在全局内存区,是不入栈的;出栈的顺序正好相反,最终栈顶指向主函数下一条语句的地址,主程序又从该地址开始执行。
堆,一般情况堆顶使用一个字节的空间来存放堆的大小,而堆中具体存放内容是由程序员来完成的。
参考资料:
全局变量、局部变量、全局静态变量、局部静态变量的区别。要从分配内存的位置和作用域入手来解释。
全局变量,分配的内存在静态存储区内存上面,其作用域是全局作用域,也就是整个程序的生命周期内都可以使用,同时,有些程序并不是由一个源文件构成的,可能有许多个源文件构成,全局变量只要在一个文件中定义,就可以在其他所有的文件中使用,当然,必须在其他文件使用extern关键字声明该变量。
局部变量,分配内存是分配在栈存储区上的,其作用域也只是在局部函数内,在定义该变量的函数内,只要出了该函数,该局部变量就不再起作用,该变量的生命周期也只是和该函数同在。
全局静态变量,分配的内存与全局变量一样,也是在静态存储内存上,其生命周期也是与整个程序同在的,从程序开始到结束一直起作用,但是与全局变量不同的是,全局静态变量作用域只在定义它的一个源文件内,其他源文件不能使用它。
局部静态变量,分配的内存也是在静态存储内存上的,其第一次初始化后就一直存在直到程序结束,该变量的特点是其作用域只在定义它的函数内可见,出了该函数就不可见了。
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