堆栈与堆栈和堆与堆的堆栈

Question

我正在为我的数据组织决赛进行学习，而且我正在进行堆栈和堆积，因为我知道他们将进入决赛并且我将需要知道差异。 我知道堆栈是什么以及堆是什么。

但是我对堆栈是什么以及堆是什么感到困惑。

堆栈是存储内存的RAM中的一个位置，如果空间不足，则会发生堆栈溢出。默认情况下，对象存储在此处，当对象超出范围时，它会重新分配内存，而且速度更快。

堆是存储内存的RAM中的一个位置，如果空间不足，操作系统会分配更多内存。对于要存储在堆上的对象，需要使用new运算符来告知它，并且只有在被告知时才会被释放。碎片问题可能会发生，它比Stack慢，并且它可以更好地处理大量内存。

但什么是堆栈，什么是堆？它是存储内存的方式吗？例如，静态数组或静态向量是堆栈类型和动态数组，链表是堆类型吗？

谢谢大家！

Answer 1

我不会进入虚拟内存（如果你愿意，可以阅读），所以让我们简化并说你有一些大小的RAM。

您的代码包含静态初始化数据，其中包含一些静态未初始化数据（C ++中的静态数据意味着像全局变量）。你有你的代码。

编译时，编译器（和链接器）将以下列方式组织代码并将其转换为机器代码（字节代码，1和0）：

二进制文件（和目标文件）被组织成段（RAM的一部分）。

首先，你有数据段。这是包含初始化变量值的细分。所以，如果你有变量，即int a=3, b = 4，它们将进入DATA段（4个字节的RAM包含00000003h，其他4个字节包含000000004h，十六进制表示法）。它们连续存储。

然后您有代码段。您的所有代码都将转换为机器代码（1和0）并连续存储在此段中。

然后你有 BSS段。 未初始化的全局变量（所有未初始化的静态变量）。

然后你有 STACK段。这是为堆栈保留的。堆栈大小默认由操作系统确定。您可以更改此值，但我现在不会进入此状态。所有局部变量都在这里。当你调用某个函数时，首先将func args推送到堆栈，然后返回地址（当你退出函数时返回的位置），然后在这里推送一些计算机寄存器，最后在函数中声明的所有局部变量得到它们的保留堆栈空间。

您有 HEAP细分。这是RAM的一部分（大小也由OS决定），其中使用运算符 new 存储对象和数据。

然后所有的段一个接一个地堆积DATA，CODE，BSS，STACK，HEAP。还有一些其他段，但它们在这里并不感兴趣，并且由操作系统加载到RAM中。二进制文件还有一些标题包含代码从哪个位置（内存中的地址）开始的信息。

所以简而言之，它们都是RAM的所有部分，因为正在执行的所有内容都被加载到RAM中（不能在ROM（只读）中，也不是HDD，因为HDD只是用于存储文件。

Answer 2

＆＃34;堆栈＆＃34;和＆＃34;堆＆＃34;是由程序或操作系统以特定方式使用的内存块。例如，the call stack可以保存与函数调用有关的数据，the heap是专门用于动态分配空间的内存区域。

将这些与堆栈和堆 data structures 进行对比。

可以将stack视为一个数组，其中最后一个元素将是第一个元素。对此的操作称为推送和弹出。

heap是一种数据结构，代表一种特殊类型的图表，其中每个节点的值都大于节点子节点的值。

在旁注中，请记住＆＃34;堆栈＆＃34;或者＆＃34;堆＆＃34;或者任何堆栈/堆数据结构对于任何给定的编程语言都是唯一的，但它们只是计算机科学领域的概念。

Answer 3

＆＃34;堆栈的技术定义＆＃34;是一种后进先出（LIFO）数据结构，其中数据被推入和拉出顶部。就像在现实世界中的一堆板块一样，你不会从中间或底部拉出一个板块，你[通常]不会从数据结构的中间或底部拉出数据堆。当有人在编程方面讨论 堆栈时，它通常（但不总是）意味着硬件堆栈，它由CPU中的堆栈指针寄存器控制。

至于＆＃34;一堆＆＃34;换句话说，就每个人都可以达成一致的定义而言，这通常变得更加模糊。最好的定义很可能是大量的空闲内存，从中为动态内存管理分配空间。＆＃34;换句话说，当您需要新内存时，无论是数组还是使用new运算符创建的对象，它都来自操作系统为您的程序保留的堆。这是＆＃34;堆＆＃34;从你的程序的POV，但只是＃34;一堆＃34;来自OS的POV。

Answer 4

当专门提到C ++的内存模型时，堆和堆栈指的是内存区域。很容易将它与堆栈数据结构和堆数据结构混淆。然而，它们是不同的概念。

在讨论编程语言时，堆栈内存称为“堆栈”，因为它的行为类似于堆栈数据结构。堆有点用词不当，因为它不一定（或可能）使用堆数据结构。请参阅Why are two different concepts both called "heap"?，了解为什么C ++的堆和数据结构的名称是相同的，尽管有两个不同的概念。

所以要回答你的问题，这取决于具体情况。在编程语言和内存管理的上下文中，堆和堆栈指的是具有特定属性的内存区域。否则，它们指的是特定的数据结构。

Answer 5

了解堆栈的重要事项是堆栈和函数/方法调用之间的关系。每个函数调用都会在堆栈上保留空间，称为堆栈帧。此空间包含您的自动变量（在函数体内声明的变量）。退出函数时，堆栈框架及其包含的所有自动变量将消失。

这种机制在使用的CPU资源方面非常便宜，但这些堆栈分配变量的生命周期显然受到函数范围的限制。

另一方面，

堆上的内存分配（对象）可以永久存在＆＃34;或者只要你需要它们而不考虑你的程序控制流程。不利的一面是，由于您没有获得这些堆分配对象的自动生命周期管理，您必须1）自己管理生命周期，或者2）使用智能指针等特殊机制来管理这些对象的生命周期。如果你弄错了你的程序有内存泄漏，或访问可能意外改变的数据。

Re：关于A堆栈与堆栈的问题：当您使用多个线程时，每个线程都有一个单独的堆栈，以便每个线程可以独立地流入和流出函数/方法。大多数单线程程序只有一个堆栈：＆＃34;堆栈＆＃34;用于通用术语。

同样对于堆积。如果您有特殊需求，可以分配多个堆，并在分配时选择应该使用哪个堆。这种情况不太常见（而且比我在这里提到的要复杂得多。）