堆棧在C語言中的定義(單片機(jī)的中堆棧相當(dāng)于棧）資料下載

在計(jì)機(jī)領(lǐng)域，堆棧是一個(gè)不容忽視的概念，我們編寫的C語言程序基本上都要用到。但對(duì)于很多的初學(xué)著來說，堆棧是一個(gè)很模糊的概念。堆棧：一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、一個(gè)在程序運(yùn)行時(shí)用于存放的地方，這可能是很多初學(xué)者的認(rèn)識(shí)，因?yàn)槲以?jīng)就是這么想的和匯編語言中的堆棧一詞混為一談。我身邊的一些編程的朋友以及在網(wǎng)上看帖遇到的朋友中有好多也說不清堆棧，所以我想有必要給大家分享一下我對(duì)堆棧的看法，有說的不對(duì)的地方請(qǐng)朋友們不吝賜教，這對(duì)于大家學(xué)習(xí)會(huì)有很大幫助。 首先了解下計(jì)算機(jī)C語言中各個(gè)變量的存放區(qū)域： 代碼區(qū)（CODE）： 存放函數(shù)代碼； 靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）： 存放全局變理/靜態(tài)變量； 堆區(qū)（HEAP）： 是自由存儲(chǔ)區(qū)，存放動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，像new,malloc()申請(qǐng)的空間就是堆區(qū)的； 棧區(qū)（STACK）： 存放臨時(shí)/局部變量。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的棧和堆 首先在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上要知道堆棧，盡管我們這么稱呼它，但實(shí)際上堆棧是兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：堆和棧。 堆和棧都是一種數(shù)據(jù)項(xiàng)按序排列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 棧就像裝數(shù)據(jù)的桶或箱子 我們先從大家比較熟悉的棧說起吧，它是一種具有 后進(jìn)先出 性質(zhì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也就是說后存放的先取，先存放的后取。這就如同我們要取出放在箱子里面底下的東西（放入的比較早的物體），我們首先要移開壓在它上面的物體（放入的比較晚的物體）。 堆像一棵倒過來的樹 而堆就不同了，堆是一種 經(jīng)過排序的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)值。通常我們所說的堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指二叉堆。堆的特點(diǎn)是根結(jié)點(diǎn)的值最小（或最大），且根結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)子樹也是一個(gè)堆。由于堆的這個(gè)特性，常用來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列， 堆的存取是隨意 ，這就如同我們?cè)趫D書館的書架上取書，雖然書的擺放是有順序的，但是我們想取任意一本時(shí)不必像棧一樣，先取出前面所有的書，書架這種機(jī)制不同于箱子，我們可以直接取出我們想要的書。 內(nèi)存分配中的棧和堆 然而我要說的重點(diǎn)并不在這，我要說的堆和棧并不是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的堆和棧，之所以要說數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的堆和棧是為了和后面我要說的堆區(qū)和棧區(qū)區(qū)別開來，請(qǐng)大家一定要注意。 下面就說說C語言程序內(nèi)存分配中的堆和棧，這里有必要把內(nèi)存分配也提一下，大家不要嫌我啰嗦，一般情況下程序存放在Rom或Flash中，運(yùn)行時(shí)需要拷到內(nèi)存中執(zhí)行，內(nèi)存會(huì)分別存儲(chǔ)不同的信息，如下圖所示： 內(nèi)存中的棧區(qū)處于相對(duì)較高的地址以地址的增長(zhǎng)方向?yàn)樯系脑挘瑮５刂肥窍蛳略鲩L(zhǎng)的。 棧中分配局部變量空間，堆區(qū)是向上增長(zhǎng)的用于分配程序員申請(qǐng)的內(nèi)存空間。另外還有靜態(tài)區(qū)是分配靜態(tài)變量，全局變量空間的；只讀區(qū)是分配常量和程序代碼空間的；以及其他一些分區(qū)。 來看一個(gè)網(wǎng)上很流行的經(jīng)典例子： main.cpp int a = 0; 全局初始化區(qū) char *p1; 全局未初始化區(qū) main() { int b; 棧 char s[] = "abc"; 棧 char *p2; 棧 char *p3 = "123456"; 123456\0在常量區(qū)，p3在棧上。 static int c =0； 全局（靜態(tài)）初始化區(qū) p1 = (char *)malloc(10); 堆 p2 = (char *)malloc(20); 堆 } 0.申請(qǐng)方式和回收方式不同 不知道你是否有點(diǎn)明白了，堆和棧的第一個(gè)區(qū)別就是申請(qǐng)方式不同：棧（英文名稱是stack）是系統(tǒng)自動(dòng)分配空間的，例如我們定義一個(gè) char a； 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在棧上為其開辟空間 。而堆（英文名稱是heap）則是 程序員根據(jù)需要自己申請(qǐng)的空間 ，例如malloc（10）；開辟十個(gè)字節(jié)的空間。由于 棧上的空間是自動(dòng)分配自動(dòng)回收的 ，所以棧上的數(shù)據(jù)的生存周期只是在函數(shù)的運(yùn)行過程中，運(yùn)行后就釋放掉，不可以再訪問。而 堆上的數(shù)據(jù)只要程序員不釋放空間，就一直可以訪問到 ，不過缺點(diǎn)是一旦忘記釋放會(huì)造成內(nèi)存泄露。還有其他的??些區(qū)別我認(rèn)為網(wǎng)上的朋友總結(jié)的不錯(cuò)這里轉(zhuǎn)述一下： 1.申請(qǐng)后系統(tǒng)的響應(yīng) 棧：只要棧的剩余空間大于所申請(qǐng)空間，系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存，否則將報(bào)異常提示棧溢出。 堆：首先應(yīng)該知道 操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表 ，當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí)，會(huì)遍歷該鏈表，尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空間的堆。 結(jié)點(diǎn)，然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除，并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序，另外，對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)，會(huì)在這塊內(nèi)存空間中的 首地址處記錄本次分配的大小 ，這樣，代碼中的 delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外，由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請(qǐng)的大小，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的 將多余的那部分重新放入空閑鏈表中 。 也就是說 堆會(huì)在申請(qǐng)后還要做一些后續(xù)的工作這就會(huì)引出申請(qǐng)效率的問題。 2.申請(qǐng)效率的比較 根據(jù)第0點(diǎn)和第1點(diǎn)可知。 棧：由系統(tǒng)自動(dòng)分配，速度較快。但程序員是無法控制的。 堆：是由new分配的內(nèi)存，一般速度比較慢，而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過用起來最方便。 3.申請(qǐng)大小的限制 棧：在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一塊 連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域 。這句話的意思是 棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的 ，在 WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)），如果申請(qǐng)的空間超過棧的剩余空間時(shí)，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。 堆：堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲(chǔ)的空閑內(nèi)存地址的，自然是不連續(xù)的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。 4.堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容 由于棧的大小有限，所以用子函數(shù)還是有物理意義的，而不僅僅是邏輯意義。 棧：在函數(shù)調(diào)用時(shí)，第一個(gè)進(jìn)棧的是 主函數(shù)中函數(shù)調(diào)用后的下一條指令 （函數(shù)調(diào)用語句的下一條可執(zhí)行語句）的地址，然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù)，在大多數(shù)的C編譯器中，參數(shù)是由右往左入棧的，然后是 函數(shù)中的局部變量 。注意靜態(tài)變量是不入棧的。 當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，局部變量先出棧，然后是參數(shù)，最后棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數(shù)中的下一條指令，程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。 堆 ：一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排。 關(guān)于存儲(chǔ)內(nèi)容還可以參考 這道題 。這道題還涉及到局部變量的存活期。 5.存取效率的比較 char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時(shí)刻賦值的；放在棧中。 但是，在以后的存取中，在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?例如堆)快。 比如： #include void main() { char a = 1; char c[] = "1234567890"; char *p; a = c[1];