最重要的一点是,堆积和堆叠是记忆分配方法的通用术语,可以多种不同方式加以实施,这些术语适用于基本概念。

• 在一个堆叠的项目中,项目坐在另一堆的上方,按其放置的顺序排列,你只能删除顶端的项目(不折叠整件事情)。

  

  堆叠的简单性在于您不需要保存包含分配内存每一部分的记录的表格; 您所需要的唯一状态信息是到堆栈尾端的单指针。 要分配和取消分配, 您只需递增和缩减该单指针。 注意: 有时可以安装堆叠, 以开始于内存的顶部, 向下延伸, 而不是向上增长 。

• 在堆积中,项目放置方式没有特定顺序。您可以按任何顺序接触和删除项目,因为没有明确的“顶部”项目。

  

  高空分配需要完整记录什么是记忆分配,什么是记忆分配,什么不是,以及一些间接维护,以减少碎裂,发现毗连的内存部分大到足以满足要求的大小,等等。 内存可以在离开空闲空间的任何时候进行分配。 有时,内存分配器将执行维护任务,例如通过移动分配的内存或垃圾收集来消除内存的分散性,或者在运行时识别内存不再在范围之内的运行时间并进行分配。

这些图像应该能很好地描述 在堆叠和堆肥中分配和释放记忆的两种方式。

• 它们在多大程度上受到操作系统或语言运行时间的控制?

  如前所述,堆叠和堆叠是一般术语,可以多种方式实施。呼叫堆叠存储与当前函数相关的信息, 如指向它从哪个函数调用, 以及任何本地变量。 因为函数调用其他函数, 然后返回, 堆叠会增长并缩放, 以便从调用堆栈往下更远的函数中保留信息。 一个程序实际上没有运行时间控制; 它由编程语言、 OS 甚至系统架构决定 。

  堆积是一个通用术语,用于动态和随机分配的任何内存;即失序。内存通常由操作系统分配,应用程序中调用 API 函数来分配。管理动态分配内存需要相当一部分管理费,通常由所用编程语言或环境的运行时间代码处理。

• 其范围是什么?

  调用堆栈是一个低层次的概念, 以至于它与编程意义上的“ 范围” 无关。 如果您将一些代码拆解, 您将会看到与堆叠部分相对的指针样式引用, 但就更高层次的语言而言, 语言会强制实施它自己的范围规则 。 但是, 堆栈的一个重要方面是, 一旦一个函数返回, 任何本地的函数都会立即从堆叠中解开。 这与您所编程语言是如何工作的有关。 在堆放过程中, 它也很难定义。 范围是由操作系统所暴露的, 但是您的编程语言可能会增加它关于“ 范围” 在您的应用程序中是什么的规则 。 处理器结构和 OS 使用虚拟地址, 处理器可以翻译为物理地址, 并且有页面错误等 。 它们会跟踪哪些页面属于哪个应用程序。 但是, 您从不需要担心这一点, 因为您只是使用你编程语言用于分配和自由记忆的方法, 并检查错误( 如果由于任何原因分配/ 解析失败 ) 。

• 是什么决定了每个孩子的大小?

  同样,它取决于语言、编译器、操作系统和架构。 堆叠通常是预先分配的, 因为根据定义它必须是连续的内存。 语言编译器或操作系统决定其大小。 您不会在堆叠中存储大量数据, 因此它会足够大, 永远不能被充分利用, 除非在无谓的循环( 例如“ 堆叠溢出 ” ) 或其他不寻常的编程决定下。

  对于任何可以动态分配的东西来说, 堆积是一个通用的术语。 取决于您看它的方式, 它的大小在不断变化。 在现代的处理器和操作系统中, 它的运作方式是非常抽象的, 所以通常你不需要担心它是如何在内心深处运作的, 除了( 在它允许你使用的语言中) 您不能使用你还没有分配到的记忆或者你已经释放的记忆。

• 是什么让一个更快?

  堆叠速度更快, 因为所有自由内存总是毗连的 。 不需要保存自由内存所有部分的清单, 仅指堆叠当前顶部的单指针。 汇编者通常会将这个指针保存在特殊、 快速的文件中 。登记册登记簿更何况,堆叠上的后续操作通常集中在非常靠近的内存区内,这些内存区在非常低的水平上,对处理器置存的缓存器优化是有好处的。

其他答案只是避免解释静态分配意味着什么。 因此,我将解释三种主要分配形式,以及它们通常与下面的堆积、堆叠和数据段的关系。 我还将在C/C++和Python中展示一些例子,以帮助人们理解。

“ 静态” (AKA静态分配) 变量没有在堆叠上分配 。 不要假设- 许多人这样做, 只是因为“ 静态” 听起来像“ 堆叠 ” 。 它们实际上既不存在于堆叠中,也不存在于堆叠中。 它们属于所谓的“ 堆叠” 的一部分 。数据元数据段.

然而,一般而言最好考虑 " 。范围范围" 和 "寿命寿命而不是"堆"和"堆"

范围指代码中哪些部分可以访问变量。本地范围(只能由当前函数访问)和全球范围尽管范围可能变得更加复杂,但范围(无论何处都可以进入)仍会变得更加复杂。

寿命指变量在程序执行期间分配和交易的时间。通常我们想到的是静静分配(在程序的整个整个期间,将始终可变,因此有助于在多个函数调用中储存相同信息)相对于自动分配(只有在对函数的单一次呼叫中,可变性才能持续,使该函数可用于存储仅在您函数期间使用、一旦完成即可丢弃的信息)和动态分配(期限在运行时界定的可变数据,而不是静态或自动的时间。)

尽管大多数编译者和口译员在使用堆叠、堆肥等方面也采取了类似的做法,但只要行为正确,编译者有时会打破这些公约。例如,由于优化,本地变量可能只存在于一个登记册中,或者完全删除,即使大多数本地变量存在于堆叠中。正如在几个评论中指出的,您可以自由使用一个甚至不使用堆叠或堆积的编译者,而是使用其他一些存储机制(因为堆叠和堆积对这很重要,因为堆叠和堆积对这很重要 ) 。

我将提供一个简单的附加注释的 C 代码来说明所有这一切。 最好的学习方法是在调试器下运行一个程序并观看行为。 如果您喜欢阅读 Python, 请跳到答案的结尾 :

// Statically allocated in the data segment when the program/DLL is first loaded
// Deallocated when the program/DLL exits
// scope - can be accessed from anywhere in the code
int someGlobalVariable;

// Statically allocated in the data segment when the program is first loaded
// Deallocated when the program/DLL exits
// scope - can be accessed from anywhere in this particular code file
static int someStaticVariable;

// "someArgument" is allocated on the stack each time MyFunction is called
// "someArgument" is deallocated when MyFunction returns
// scope - can be accessed only within MyFunction()
void MyFunction(int someArgument) {

    // Statically allocated in the data segment when the program is first loaded
    // Deallocated when the program/DLL exits
    // scope - can be accessed only within MyFunction()
    static int someLocalStaticVariable;

    // Allocated on the stack each time MyFunction is called
    // Deallocated when MyFunction returns
    // scope - can be accessed only within MyFunction()
    int someLocalVariable;

    // A *pointer* is allocated on the stack each time MyFunction is called
    // This pointer is deallocated when MyFunction returns
    // scope - the pointer can be accessed only within MyFunction()
    int* someDynamicVariable;

    // This line causes space for an integer to be allocated in the heap
    // when this line is executed. Note this is not at the beginning of
    // the call to MyFunction(), like the automatic variables
    // scope - only code within MyFunction() can access this space
    // *through this particular variable*.
    // However, if you pass the address somewhere else, that code
    // can access it too
    someDynamicVariable = new int;


    // This line deallocates the space for the integer in the heap.
    // If we did not write it, the memory would be "leaked".
    // Note a fundamental difference between the stack and heap
    // the heap must be managed. The stack is managed for us.
    delete someDynamicVariable;

    // In other cases, instead of deallocating this heap space you
    // might store the address somewhere more permanent to use later.
    // Some languages even take care of deallocation for you... but
    // always it needs to be taken care of at runtime by some mechanism.

    // When the function returns, someArgument, someLocalVariable
    // and the pointer someDynamicVariable are deallocated.
    // The space pointed to by someDynamicVariable was already
    // deallocated prior to returning.
    return;
}

// Note that someGlobalVariable, someStaticVariable and
// someLocalStaticVariable continue to exist, and are not
// deallocated until the program exits.

区分寿命和范围之所以重要,一个特别令人印象深刻的例子说明为什么区分寿命和范围很重要,那就是变量可以具有本地范围,但有静态的寿命,例如,在上文的代码样本中“某些本地静态可变性 ” 。这些变量可以使我们共同但非正式的命名习惯非常混乱。例如,当我们说“某些本地可变性 ” 。当地当地" 我们通常是指 "本地覆盖范围自动分配变量" 当我们说全球时,我们通常指 "全球范围静态分配可变数" 不幸的是,当它谈到类似的事情"缩放的静态分配变量"很多人只是说..."对不对?".

C/C++中的一些语法选择加剧了这一问题,例如许多人认为全球变量并非“静态”,

int var1; // Has global scope and static allocation
static int var2; // Has file scope and static allocation

int main() {return 0;}

请注意, 将关键字“ 静态” 放在上面的声明中会防止 var2 具有全球范围。 然而, 全球 val1 具有静态分布。 这不是直观的。 因此, 我试图在描述范围时从不使用“ 静态” 一词, 而是说“ 文件” 或“ 文件有限” 的范围。 但是许多人使用“ 静态” 或“ 静态范围” 来描述一个只能从一个代码文件中访问的变量。 在生命周期中, “ 静态” 是指“ 静态” 或“ 文件有限” 的范围。 但是许多人使用“ 静态” 或“ 静态范围” 来描述一个只能从一个代码文件中访问的变量。始终始终表示变量在程序启动时分配,在程序退出时进行交易。

有些人认为这些概念是特定C/C++/C++。它们不是。例如,下面的Python样本说明了所有三种分配类型(在翻译语言方面可能存在一些我无法进入这里的微妙差异)。

from datetime import datetime

class Animal:
    _FavoriteFood = 'Undefined' # _FavoriteFood is statically allocated

    def PetAnimal(self):
        curTime = datetime.time(datetime.now()) # curTime is automatically allocatedion
        print("Thank you for petting me. But it's " + str(curTime) + ", you should feed me. My favorite food is " + self._FavoriteFood)

class Cat(Animal):
    _FavoriteFood = 'tuna' # Note since we override, Cat class has its own statically allocated _FavoriteFood variable, different from Animal's

class Dog(Animal):
    _FavoriteFood = 'steak' # Likewise, the Dog class gets its own static variable. Important to note - this one static variable is shared among all instances of Dog, hence it is not dynamic!


if __name__ == "__main__":
    whiskers = Cat() # Dynamically allocated
    fido = Dog() # Dynamically allocated
    rinTinTin = Dog() # Dynamically allocated

    whiskers.PetAnimal()
    fido.PetAnimal()
    rinTinTin.PetAnimal()

    Dog._FavoriteFood = 'milkbones'
    whiskers.PetAnimal()
    fido.PetAnimal()
    rinTinTin.PetAnimal()

# Output is:
# Thank you for petting me. But it's 13:05:02.255000, you should feed me. My favorite food is tuna
# Thank you for petting me. But it's 13:05:02.255000, you should feed me. My favorite food is steak
# Thank you for petting me. But it's 13:05:02.255000, you should feed me. My favorite food is steak
# Thank you for petting me. But it's 13:05:02.255000, you should feed me. My favorite food is tuna
# Thank you for petting me. But it's 13:05:02.255000, you should feed me. My favorite food is milkbones
# Thank you for petting me. But it's 13:05:02.256000, you should feed me. My favorite food is milkbones

其他人直接回答了你的问题,但是,在试图理解堆叠和堆叠时,我认为,考虑传统的UNIX进程的记忆布局(没有线条和线条)是有益的。mmap()- 以基于分配器为基础。记忆管理词汇表网页上有一个内存布局图。

堆堆和堆堆堆传统上位于进程的虚拟地址空间的对面。当访问时,堆堆会自动增长,最多以内核设定的大小(可以与setrlimit(RLIMIT_STACK, ...)))当内存分配器援引brk()或sbrk()系统呼叫,绘制更多页的物理内存 进入该过程的虚拟地址空间。

在没有虚拟内存的系统中,例如一些嵌入系统,通常适用同样的基本布局,但堆叠和堆积大小固定。然而,在其他嵌入系统(例如基于微芯片的微控制器)中,程序堆叠是一个单独的内存块,无法通过数据移动指示处理,只能通过程序流指示(调用、返回等)进行间接修改或阅读。多个堆叠。从这个意义上说,堆叠是CPU结构的一个元素。

维基安瑟寄来的

堆堆叠

当函数或方法调用一个函数或方法调用另一个函数,而该函数轮流调用另一个函数等时,所有这些函数的履行将一直暂停,直到最后一个函数返回其值。

此挂起功能调用链是堆叠, 因为堆叠( 功能调用) 中的元素互相依赖 。

在例外情况处理和线索处决中,堆叠很重要。

堆肥

堆积仅仅是存储变量的程序所使用的内存。 堆积( 变数) 元素之间没有相互依存关系, 随时可以随机访问 。

(我将这一答案从另一个或多或少是这个问题的假象的问题移出。 )

您问题的答案是具体执行问题,可能因汇编者和处理结构而异。但这里是简单的解释。

• 堆叠和堆叠都是从基本操作系统分配的记忆区(通常是虚拟内存,按要求绘制成物理内存)。
• 在一个多轨环境中, 每条线将拥有自己的完全独立的堆叠, 但是它们会共享堆叠 。 同时访问必须控制在堆叠上, 无法在堆叠上 。

堆积物

• 堆积中包含一个链接的旧区块和空空区块列表。new或malloc)通过在自由区块中创建一个合适的区块来满足。这需要更新堆积层上的区块清单。元数据信息堆积物层的区块 也常储存在堆积物层上 在一个小区域 就在每个块块的前面
• 随着堆积增加,新区块往往从下层地址分配到更高的地址。堆肥内存区块的大小随内存分配而增大。如果堆积太小,无法分配,则从基本操作系统获取更多的内存,其内存量往往会增加。
• 分配和分配许多小区块可能会让堆积物离开堆积物的状态下,在用过的区块之间有许许多多的小型自由区块。 分配大区块的请求可能会失败,因为没有一块自由区块能够满足分配要求,即使自由区块的组合体大小可能足够大。 这被称为“无自由区块 ” 。堆积碎裂.
• 当使用过的自由区块旁边的块块在交易时,新的自由区块可以与邻近的自由区块合并,以创建一个更大的自由区块,有效地减少堆积的碎裂。

堆叠

• 堆叠工作通常与一个名为CPU的特别登记簿密切配合进行。堆叠指针。最初,堆叠指针指向堆叠的顶部(堆叠上的最高地址)。
• CPU有特别指示推推堆叠和弹出弹出从堆放堆放的堆放物中推进保存堆叠指针当前位置的值,并减少堆叠指针。 A弹出检索堆叠指针指向的值,然后增加堆叠指针(不要被以下事实混淆):添加堆叠的值减少堆叠指针和删除删除a 值增加数保存并检索的值是 CPU 登记册的值。
• 如果函数有参数,则这些参数在调用到函数之前被推到堆栈上。然后,函数中的代码能够从当前的堆叠指针上导航堆栈以定位这些值。
• 当函数被命名为 CPU 时, 函数会使用特殊指令来按当前指示指示器后,当函数返回时,旧的指令指针会从堆叠中跳下来,然后在调用该函数后,在代码中恢复执行。
• 当输入一个函数时,会降低堆叠指针,以便在堆栈上为本地(自动)变量分配更多空间。如果函数有一个本地32位变量,则在堆栈上留出四个字节。当函数返回时,会将堆叠指针移回所分配的区域。
• 括号函数调用功能像一个护符一样工作。 每一个新调用功能参数、 返回地址和本地变量空间, 以及这些变量激活记录可以堆放嵌套电话,函数返回时会以正确的方式卸载。
• 由于堆叠是一个有限的内存块块, 您可以引起堆叠溢溢溢通过调用过多的嵌套函数和/ 或为本地变量分配过多的空间。 堆栈使用的记忆区域通常设置在堆栈底部( 最低地址) 下方的刻录将触发CPU的陷阱或例外。 此特殊条件随后会被运行时间捕获, 并转换成某种堆叠溢出例外 。

能否在堆叠上而不是堆叠上分配函数 ?

否,函数(即本地变量或自动变量)的激活记录被分配到堆叠上,不仅用于存储这些变量,还用于跟踪嵌套功能电话。

如何管理堆肥实际上要到运行时的环境。 C 使用mallocC++ 和C++ 用途new,但许多其他语言都有垃圾收集。

然而,堆叠是一个更低层次的特性,它与处理器结构紧密相连。 当没有足够的空间时堆积起来不会太难, 因为可以在处理堆积的图书馆电话中执行。 但是, 堆叠堆积起来往往是不可能的, 因为堆积溢出的时间太晚才被发现; 关闭行刑线是唯一可行的选择。

您可以用堆叠做一些有趣的事情。 例如, 您的函数像单花(假设你能够通过有关其使用的大量警告) 这是一种专门用堆叠而不是堆叠来记忆的 中转器形式。

也就是说, 堆叠式的记忆错误是我经历过的最糟糕的记忆错误。 如果您使用堆积式内存, 并超越了分配区块的界限, 您就有一个很好的机会触发断段断层断层。 ( 不是100%: 您的区块可能附带地与先前分配的区块毗连 。 ) 但是由于堆叠上创建的变量总是相互连结, 边框中的写法可以改变另一个变量的值。 我了解到, 只要我感到我的程序不再遵守逻辑法则, 它可能就是缓冲溢出 。