堆区与栈区

堆区与栈区

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_50093188/article/details/145794707

在计算机编程中，堆区和栈区是内存中两个重要的存储区域。它们都是用来存储程序运行时的数据，但它们的使用方式和特点有所不同。本文将详细介绍堆区和栈区的概念、特点以及使用场景，并通过具体的代码示例帮助读者更好地理解它们的区别和适用场景。

一、栈区

栈区（Stack）是由系统自动分配和释放的内存空间，用于存储函数的参数值、局部变量的值等。栈区的数据结构是一种先进后出的数据结构，也就是说最后进栈的数据最先出栈，因此栈区具有自动管理和高效访问的特点。在函数调用时，会在栈区存储函数的参数值、返回地址以及函数的局部变量，函数执行完毕后，这些数据会被自动释放，不需要程序员手动管理。

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

int* fun51()
{
    int a;
    a = 10;
    return &a;
}
int main()
{
    /*栈区*/
    int* p;
    p = fun51();
    printf("%d\n",*p);
    printf("%d\n",*p);
    printf("%d\n",*p);
    
    return 0;
}

二、堆区

堆区（Heap）是由程序员分配和释放的内存空间，用于存储动态分配的数据。堆区的数据结构是一个没有固定大小的数据结构，程序员可以根据需要动态地分配和释放内存。在堆区中存储的数据可以在程序的任何地方被访问，但由于动态分配和释放内存需要程序员手动管理，因此容易出现内存泄漏或内存溢出等问题。

#include <stdio.h>
//#include <malloc.h>
#include<stdlib.h>
int* fun52()
{
    int* p=malloc(sizeof(int));//需要一段内存空间
    *p = 9;//存储一个整数
    return p;//分享 此 空间
}
int main()
{
    /*堆区*/
    int* q;
    q= fun52();
    printf("%d\n", *q);
    printf("%d\n", *q);
    printf("%d\n", *q);
    //手动释放 不需要的堆内存空间
    free(q);
    q = NULL;
    return 0;
}

三、比对栈区·堆区 使用

堆区使用malloc/calloc来申请空间

#include <stdio.h>
//#include <malloc.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    //比对栈区·堆区 使用
    //存储意图：
    //栈区
    int aa = 4;
    int arr[] = {1,2,3,4};
    //堆区
    int* pa = malloc(sizeof(int));
    int* parr = malloc(sizeof(int)*4);
    //int* parr = calloc(4,sizeof(int));
    parr[0] = 1;
    parr[1] = 2;
    parr[2] = 3;//*(parr+1)
    parr[3] = 4;
    free(pa);
    free(parr);
    pa = NULL;
    parr = NULL;
    return 0;
}

四、malloc与calloc的区别

• malloc：cd填充
• calloc：0填充

五、realloc（扩充容量）

直接扩充：在原有的后面继续扩充空间。
异地扩充： 若申请空间太大可能会，把之前的数据一起搬家重新找空间扩建

#include <stdio.h>
//#include <malloc.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int* parr = malloc(sizeof(int)*4);
    parr[0] = 1;
    parr[1] = 2;
    parr[2] = 3;//*(parr+1)
    parr[3] = 4;
    //扩充容量
    parr=realloc(parr,sizeof(int)*8);
    parr[4] = 4;
    parr[5] = 4;
    parr[6] = 4;
    parr[7] = 4;
    free(pa);
    free(parr);
    pa = NULL;
    parr = NULL;
    return 0;
}

六、栈内存与堆内存的区别

1. 分配方式与分配效率不同：当函数被调用执行时，其形参与函数体内的局部变量会一起在栈区内全部被创建出来，而堆内存的空间分配是 malloc、calloc 等函数被执行时才会分配空间。从分配效率上讲栈内存高于堆内存。
2. 存储内容不同：堆内存更适用于存储数据量较大的情况，而栈内存更适合存储临时少量的数据。如果函数之间共享一个数据结构（比如链表），那么比较好的处理是把这个数据结构存储在堆内存，栈内存掌握这个堆空间的指针即可，这样就避免了栈空间频繁的创建与回收带来的开销。
3. 管理方式不同：栈内存空间是由操作系统支持管理的，堆内存需要开发者自行维护——创建与回收。如果开发者疏忽了回收就会产生垃圾内存。所以堆内存是容易产生内存碎片的，栈内存由于系统自动维护则不会产生内存碎片。
4. 生长方向与空间大小不同：栈与堆的内存空间都是动态延展的，但它们是相对方向的。栈的内存空间要小于堆的内存空间，所以堆内存空间更适合存储大一些的数据量。

总结

总的来说，栈区适合存储函数的参数值、局部变量等具有临时性和局部性的数据，而堆区适合存储动态分配的数据，如对象、数组等大小不固定或生命周期较长的数据。在编程过程中，程序员需要根据数据的特点和需求选择合适的存储区域，并合理地管理内存，以确保程序的安全性和高效性。