堆内存和栈内存的区别

基于c或c++的堆栈,操作系统为linux

堆内存和栈内存都是位于主存上的内存,为什么堆内存需要开发者申请、释放内存,而栈内存则不需要?

相同点

  1. 堆和栈都是位于主存上的内存
  2. 都由操作系统管理

不同点

  1. 栈是LIFO(后进先出)的数据结构
  2. 每个申请的堆内存是一块连续内存,堆内存之间是不连续的
  3. 栈内存大小可以针对单个进程设置上限。通过设置ulimit中的Max stack size来限制单个进程的最大栈内存(默认值为8M),也可以在程序main方法最开始的地方调用系统方法setrlimit来修改最大栈内存,子进程的最大栈内存继承自父进程。查看指定进程的最大栈内存 cat /proc/进程id/limits
  4. 堆内存没有上限,只有OOM
  5. 栈内存是由高地址向低地址向下增长,局部变量存储在栈内存上。当需要新的局部变量时,栈顶向下移动,将变量内存分配在栈顶;当函数执行完成返回,函数中的局部变量不再有用,栈顶向上移动销毁变量。下一个函数的局部变量的内存分配与消耗继续如此。栈顶移动时,不会清空内存中的数据,所以局部变量需要初始化。当初始分配的栈空间大小不足时,系统会自动扩容。
  6. 堆内存是由低地址向高地址增长。与栈内存的数据结构不同,堆内存是零散的内存块,它的分配与释放需要开发者手动管理。当我们申请了一块堆内存且不释放,它在我们进程的整个生命周期内都是可用的,这与栈内存中的局部变量随着函数的返回而销毁不同。这样也容易出现访问已释放的堆内存和堆内存忘记释放,即悬空指针(指针指向的内存已释放,指针本身没有置空)和内存泄漏。野指针(指针变量未初始化,指针中的地址是随机的;指针指向了不可访问的地址:如已释放的栈内存地址或者越界或者指针运算跑飞了)
  7. 栈内存是基于线程的,每个线程拥有自己的栈内存
  8. 堆内存是进程内共享的,每个线程都可以访问
  9. 栈内存是一次性分配足够大的空间(不足时会扩容),存储变量时不需要进行内存分配
  10. 堆内存每次分配都需要向操作系统申请(或者你申请足够大的内存,自己手动做内存管理)
  11. 栈内存是连续的,满足局部性原理,cpu缓存命中高
  12. 堆内存是分散的,cpu缓存命中没有栈内存高

go语言中的堆和栈

由于go的运行时自己做了内存管理,且有goroutine的存在(需要为每个goroutine分配栈),go语言中的堆内存和栈内存都是在主存中堆空间申请的。

go自行管理的栈初始大小为2k,需要时会进行扩缩容

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