堆和栈的区别

#### 管理方式
对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak
对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制。

#### 空间大小
一般来讲在32位系统下,堆内存可以达到4G的空间,从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。
但是对于栈来讲,一般都是有一定的空间大小的。

#### 碎片问题
对于堆来讲,频繁的new/delete会造成内存空间的不连续,产生大量的碎片。
对于栈来讲,则不会存在这个问题,因为栈是先进后出的队列。

#### 生长方向
对于堆来讲,生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向。
对于栈来讲,它的生长方向是向下的,是向着内存地址减小的方向增长。

#### 分配方式
堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。
栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。

#### 分配效率
栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较高。
堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到足够大小的内存,然后进行返回。显然,堆的效率比栈要低得多。

C++中如何避免内存泄漏

内存泄漏指的是程序错误管理内存, 以至于不再需要的内存不被释放

  • 垃圾收集:Garbage collection, 这种方式被多种语言采用, 如 C# Java VB Python 等. 这种方法非常好用, 但是, 这是一种消耗较多资源的方法, 程序运行远没有 C++ 的效率.
  • 智能指针:Smart pointer, 这是 C++ 11 中采取的方式, 只会消耗相对小的资源, 并不会很大范围内影响程序的效率.

hints

  • 指针类型 32位4字节 64位8字节
  • sizeof(struct) 按最宽类型基本成员的整数倍补齐
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union A {
double a;
int b;
} a; //8

union B {
double a;
char c[9];
} b; // 16

struct C {
double a;
int b;
} c; // 16

struct D {
B b;
char a;
} d; // 16

struct E {
C c;
char a;
} e; // 16