c語言stack(棧)和heap(堆)的使用

時間：2025-12-13 11:22:41 C語言

　　在計算機領域，堆棧是一個不容忽視的概念，我們編寫的C語言程序基本上都要用到。本文主要介紹了c語言stack(棧)和heap(堆)的使用詳解，供參考學習，感興趣的小伙伴們可以參考一下!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生考試網!

　　一、預備知識—程序的內存分配

　　一個由C/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分

　　1、棧區（stack）—由編譯器自動分配釋放，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類似于數據結構中的棧。

　　2、堆區（heap）—一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結束時可能由OS回收。注意它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表。

　　3、全局區（靜態區）（static）—全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。程序結束后由系統釋放。

　　4、文字常量區—常量字符串就是放在這里的。程序結束后由系統釋放。

　　5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。

　　二、例子程序

　　代碼如下:

　　/pic/p>

　　int a=0; /pic/p>

　　char *p1; /pic/p>

　　main()

　　{

　　intb;棧

　　char s[]="abc"; /pic/p>

　　char *p2; /pic/p>

　　char *p3="123456"; /pic/p>

　　static int c=0； /pic/p>

　　p1 = (char*)malloc(10);

　　p2 = (char*)malloc(20); /pic/p>

　　strcpy(p1,"123456"); /pic/p>

　　}

　　三、堆和棧的理論知識

　　2.1申請方式

　　stack:

　　由系統自動分配。例如，聲明在函數中一個局部變量int b;系統自動在棧中為b開辟空間

　　heap:

　　需要程序員自己申請，并指明大小，在c中用malloc函數

　　如p1=(char*)malloc(10);

　　在C++中用new運算符

　　如p2=(char*)malloc(10);

　　但是注意p1、p2本身是在棧中的。

　　2.2申請后系統的響應

　　棧：只要棧的剩余空間大于所申請空間，系統將為程序提供內存，否則將報異常提示棧溢出。

　　堆：首先應該知道操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表，當系統收到程序的申請時，會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點，然后將該結點從空閑結點鏈表中刪除，并將該結點的空間分配給程序，另外，對于大多數系統，會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的語句才能正確的釋放本內存空間。另外，由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小，系統會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

　　2.3申請大小的限制

　　棧：在Windows下，棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是一個編譯時就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩余空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。

　　堆：堆是向高地址擴展的數據結構，是不連續的內存區域。這是由于系統是用鏈表來存儲空閑內存地址的，自然是不連續的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。

　　2.4申請效率的比較：

　　棧:由系統自動分配，速度較快。但程序員是無法控制的。

　　堆:是由new分配的內存，一般速度比較慢，而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便。另外，在WINDOWS下，最好的方式是用Virtual Alloc分配內存，他不是在堆，也不是在棧,而是直接在進程的地址空間中保留一塊內存，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。

　　2.5堆和棧中的存儲內容

　　棧：在函數調用時，第一個進棧的是主函數中后的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的地址，然后是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左入棧的，然后是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。當本次函數調用結束后，局部變量先出棧，然后是參數，最后棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數中的下一條指令，程序由該點繼續運行。

　　堆：一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容由程序員安排。

　　2.6存取效率的比較

　　代碼如下:

　　char s1[]="aaaaaaaaaaaaaaa";

　　char *s2="bbbbbbbbbbbbbbbbb";

　　aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的；而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的；但是，在以后的存取中，在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。比如：

　　#include

　　int main()

　　{

　　char a=1;

　　char c[]="1234567890";

　　char *p="1234567890";