c语言程序函数堆栈 c语言 函数调用 堆栈
C语言中的栈、堆是什么?
C语言中的堆和栈都是一种数据项按序排列的数据结构。
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栈就像装数据的桶或箱子
我们先从大家比较熟悉的栈说起吧,它是一种具有后进先出性质的数据结构,也就是说后存放的先取,先存放的后取。
这就如同我们要取出放在箱子里面底下的东西(放入的比较早的物体),我们首先要移开压在它上面的物体(放入的比较晚的物体)。
堆像一棵倒过来的树
而堆就不同了,堆是一种经过排序的树形数据结构,每个结点都有一个值。
通常我们所说的堆的数据结构,是指二叉堆。堆的特点是根结点的值最小(或最大),且根结点的两个子树也是一个堆。
由于堆的这个特性,常用来实现优先队列,堆的存取是随意,这就如同我们在图书馆的书架上取书。
虽然书的摆放是有顺序的,但是我们想取任意一本时不必像栈一样,先取出前面所有的书,书架这种机制不同于箱子,我们可以直接取出我们想要的书。
扩展资料:
关于堆和栈区别的比喻
使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。
参考资料来源:百度百科-堆栈
C语言函数调用栈
程序的执行过程可看作连续的函数调用。当一个函数执行完毕时,程序要回到调用指令的下一条指令(紧接call指令)处继续执行。函数调用过程通常使用堆栈实现,每个用户态进程对应一个调用栈结构(call stack)。编译器使用堆栈传递函数参数、保存返回地址、临时保存寄存器原有值(即函数调用的上下文)以备恢复以及存储本地局部变量。
不同处理器和编译器的堆栈布局、函数调用方法都可能不同,但堆栈的基本概念是一样的。
寄存器是处理器加工数据或运行程序的重要载体,用于存放程序执行中用到的数据和指令。因此函数调用栈的实现与处理器寄存器组密切相关。
AX(AH、AL):累加器。有些指令约定以AX(或AL)为源或目的寄存器。输入/输出指令必须通过AX或AL实现,例如:端口地址为43H的内容读入CPU的指令为INAL,43H或INAX,43H。目的操作数只能是AL/AX,而不能是其他的寄存器。 [5]
BX(BH、BL): 基址寄存器 。BX可用作间接寻址的地址寄存器和 基地址寄存器 ,BH、BL可用作8位通用数据寄存器。 [5]
CX(CH、CL):计数寄存器。CX在循环和串操作中充当计数器,指令执行后CX内容自动修改,因此称为计数寄存器。 [5]
DX(DH、DL):数据寄存器。除用作通用寄存器外,在 I/O指令 中可用作端口 地址寄存器 ,乘除指令中用作辅助累加器。 [5]
2.指针和 变址寄存器
BP( Base Pointer Register):基址指针寄存器。 [5]
SP( Stack Pointer Register): 堆栈指针寄存器 。 [5]
SI( Source Index Register):源变址寄存器。 [5]
DI( Destination Index Register):目的变址寄存器。 [5]
函数调用栈的典型内存布局如下图所示:
图中给出主调函数(caller)和被调函数(callee)的栈帧布局,"m(%ebp)"表示以EBP为基地址、偏移量为m字节的内存空间(中的内容)。该图基于两个假设:第一,函数返回值不是结构体或联合体,否则第一个参数将位于"12(%ebp)" 处;第二,每个参数都是4字节大小(栈的粒度为4字节)。在本文后续章节将就参数的传递和大小问题做进一步的探讨。 此外,函数可以没有参数和局部变量,故图中“Argument(参数)”和“Local Variable(局部变量)”不是函数栈帧结构的必需部分。
其中,主调函数将参数按照调用约定依次入栈(图中为从右到左),然后将指令指针EIP入栈以保存主调函数的返回地址(下一条待执行指令的地址)。进入被调函数时,被调函数将主调函数的帧基指针EBP入栈,并将主调函数的栈顶指针ESP值赋给被调函数的EBP(作为被调函数的栈底),接着改变ESP值来为函数局部变量预留空间。此时被调函数帧基指针指向被调函数的栈底。以该地址为基准,向上(栈底方向)可获取主调函数的返回地址、参数值,向下(栈顶方向)能获取被调函数的局部变量值,而该地址处又存放着上一层主调函数的帧基指针值。本级调用结束后,将EBP指针值赋给ESP,使ESP再次指向被调函数栈底以释放局部变量;再将已压栈的主调函数帧基指针弹出到EBP,并弹出返回地址到EIP。ESP继续上移越过参数,最终回到函数调用前的状态,即恢复原来主调函数的栈帧。如此递归便形成函数调用栈。
EBP指针在当前函数运行过程中(未调用其他函数时)保持不变。在函数调用前,ESP指针指向栈顶地址,也是栈底地址。在函数完成现场保护之类的初始化工作后,ESP会始终指向当前函数栈帧的栈顶,此时,若
C程序中如何使用堆栈
先从大家比较熟悉的栈说起,它是一种具有后进先出性质的数据结构,也就是说后存放的先取,先存放的后取。这就如同要取出放在箱子里面底下的东西(放入的比较早的物体),首先要移开压在它上面的物体(放入的比较晚的物体)。而堆就不同了,堆是一种经过排序的树形数据结构,每个结点都有一个值。通常所说的堆的数据结构,是指二叉堆。堆的特点是根结点的值最小(或最大),且根结点的两个子树也是一个堆。由于堆的这个特性,常用来实现优先队列,堆的存取是随意,这就如同在图书馆的书架上取书,虽然书的摆放是有顺序的,但是想取任意一本时不必像栈一样,先取出前面所有的书,书架这种机制不同于箱子,可以直接取出想要的书。
下面就说说C语言程序内存分配中的堆和栈,这里有必要把内存分配也提一下,一般情况下程序存放在Rom或Flash中,运行时需要拷到内存中执行,内存会分别存储不同的信息。
内存中的栈区处于相对较高的地址以地址的增长方向为上的话,栈地址是向下增长的,栈中分配局部变量空间,堆区是向上增长的用于分配程序员申请的内存空间。另外还有静态区是分配静态变量,全局变量空间的;只读区是分配常量和程序代码空间的;以及其他一些分区。来看一个网上很流行的经典例子:
main.cpp
int a = 0; 全局初始化区
char *p1; 全局未初始化区
main()
{
int b; 栈
char s[] = "abc"; 栈
char *p2; 栈
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区,p3在栈上。
static int c =0; 全局(静态)初始化区
p1 = (char *)malloc(10); 堆
p2 = (char *)malloc(20); 堆
}
堆和栈的第一个区别就是申请方式不同:栈(英文名称是stack)是系统自动分配空间的,例如定义一个 char a;系统会自动在栈上为其开辟空间。而堆(英文名称是heap)则是程序员根据需要自己申请的空间,例如malloc(10);开辟十个字节的空间。由于栈上的空间是自动分配自动回收的,所以栈上的数据的生存周期只是在函数的运行过程中,运行后就释放掉,不可以再访问。而堆上的数据只要程序员不释放空间,就一直可以访问到,不过缺点是一旦忘记释放会造成内存泄露。
新闻名称:c语言程序函数堆栈 c语言 函数调用 堆栈
新闻来源:http://scyanting.com/article/dojeehj.html