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c語言棧空間

發布時間: 2025-07-30 10:55:39

c語言 設棧的順序存儲空間為S(1:m),初始狀態為TOP=m+1。現經過一系列入棧與退棧運算後,TOP=20,

C語言中,設棧的順序存儲空間為S,初始狀態為TOP=m+1,經過一系列入棧與退棧運算後,TOP=20,則棧中元素個數為m19。

解釋如下

  • 棧的初始狀態:在C語言中,棧通常使用數組來實現,其存儲空間為S,表示棧底元素的下標為1,棧頂元素的最大可能下標為m。初始時,棧為空,TOP設為m+1,表示棧頂指針指向棧外的下一個位置。

  • 棧的操作:入棧操作會使TOP值減1,表示棧頂指針向下移動,將新元素放入棧中;退棧操作會使TOP值加1,表示棧頂指針向上移動,彈出棧頂元素。

  • TOP值的變化:根據題目,經過一系列入棧與退棧運算後,TOP=20。由於初始時TOP=m+1,因此可以推斷出,TOP值的變化量為m+120=m19。這個變化量實際上反映了棧中元素個數的變化,因為每進行一次入棧操作,TOP值減1,棧中元素個數加1;每進行一次退棧操作,TOP值加1,棧中元素個數減1。

  • 棧中元素個數:由於TOP值從m+1變為20,變化了m19,因此棧中元素個數為m19。

綜上所述,棧中元素個數為m19

Ⅱ c語言的堆棧是怎麼回事!!

堆(heap)和棧(stack)有什麼區別??

簡單的可以理解為:
heap:是由malloc之類函數分配的空間所在地。地址是由低向高增長的。
stack:是自動分配變數,以及函數調用的時候所使用的一些空間。地址是由高向低減少的。

預備知識—程序的內存分配

一個由c/C++編譯的程序佔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,局部變數的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。
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,分配方式倒是類似於鏈表,呵呵。
3、全局區(靜態區)(static)—,全局變數和靜態變數的存儲是放在一塊的,初始化的全局變數和靜態變數在一塊區域, 未初始化的全局變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。 - 程序結束後有系統釋放
4、文字常量區 —常量字元串就是放在這里的。 程序結束後由系統釋放
5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。

二、例子程序
這是一個前輩寫的,非常詳細
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化區
char *p1; 全局未初始化區
main()
{
int b; 棧
char s[] = "abc"; 棧
char *p2; 棧
char *p3 = "123456"; 123456在常量區,p3在棧上。
static int c =0; 全局(靜態)初始化區
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得來得10和20位元組的區域就在堆區。
strcpy(p1, "123456"); 123456放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。
}

二、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數 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,並指明大小,在c中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
申請後系統的響應
棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,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,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閑結點鏈表中刪除,並將該結點的空間分配給程序,另外,對於大多數系統,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delete語句才能正確的釋放本內存空間。另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多餘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餘空間時,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。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於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VirtualAlloc分配內存,他不是在堆,也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存,雖然用起來最不方便。但是速度, 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後的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然後是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然後是函數中的局部變數。注意靜態變數是不入棧的。
當本次函數調用結束後,局部變數先出棧,然後是參數,最後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位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。
2.6存取效率的比較

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,在以後的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字元串(例如堆)快。
比如:
#include
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
對應的匯編代碼
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一種在讀取時直接就把字元串中的元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指edx中,在根據edx讀取字元,顯然慢了。
?

2.7小結:
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出:
使用棧就象我們去飯館里吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等准備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。

堆和棧的區別主要分:
操作系統方面的堆和棧,如上面說的那些,不多說了。
還有就是數據結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這里的堆實際上指的就是(滿足堆性質的)優先隊列的一種數據結構,第1個元素有最高的優先權;棧實際上就是滿足先進後出的性質的數學或數據結構。
雖然堆棧,堆棧的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連著叫只是由於歷史的原因針值讀

Ⅲ c語言進階:堆棧原理揭秘

c語言進階:堆棧原理揭秘1. 什麼是堆棧?

堆棧是一個特殊的存儲區,屬於RAM(隨機存取存儲器)空間的一部分。在單片機應用中,堆棧主要用於函數調用、中斷切換時保存和恢復現場數據。堆棧中的物體具有一個特性:第一個放入堆棧中的物體總是被最後拿出來,這個特性通常稱為先進後出(FILO—First-In/Last-Out)。堆棧中定義了兩個最重要的操作:PUSH(入棧)和POP(出棧)。PUSH操作是將堆棧指針(SP)加1,然後在堆棧的頂部加入一個元素;POP操作則相反,它先將SP所指示的內部RAM單元中的內容送入直接地址定址的單元中(目的位置),然後再將堆棧指針(SP)減1。

堆棧管理的優點

相較於手動創建和刪除全局變數來實現節約內存的方法,通過堆棧實現局部變數的管理具有以下優點:

  • 地址空間連續:堆棧分配的內存空間是連續的,沒有碎片化,利用率高。
  • 管理方便:有專門的寄存器(如ESP、EBP)幫助管理,push和pop操作一鍵完成變數的創建和刪除。
  • 生存周期短:局部變數的生存周期與函數相同,函數執行完畢後立即釋放,因此同一RAM空間可以反復被不同函數使用。
  • 安全性高:由於局部變數的概念,基本杜絕了其他函數誤操作局部變數的可能(除非使用指針)。
  • 避免變數重名:局部變數只在函數內部有效,避免了全局變數重名的問題。

綜上所述,堆棧是C語言中一個非常重要的概念,它通過硬體和軟體相結合的方式,實現了對局部變數的高效管理,大大提高了內存的利用率和程序的可維護性。

Ⅳ C語言的堆棧和單片機里的堆棧的聯系和區別

堆棧在C語言中的定義(單片機的中堆棧相當於棧)

在計機領域,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。但對於很多的初學著來說,堆棧是一個很模糊的概念。堆棧:一種數據結構、一個在程序運行時用於存放的地方,這可能是很多初學者的認識,因為我曾經就是這么想的和匯編語言中的堆棧一詞混為一談。我身邊的一些編程的朋友以及在網上看帖遇到的朋友中有好多也說不清堆棧,所以我想有必要給大家分享一下我對堆棧的看法,有說的不對的地方請朋友們不吝賜教,這對於大家學習會有很大幫助。

首先了解下計算機C語言中各個變數的存放區域:

代碼區(CODE):
存放函數代碼;
靜態數據區(DATA):
存放全局變理/靜態變數;

堆區(HEAP): 是自由存儲區,存放動態數據,像new,malloc()申請的空間就是堆區的;

棧區(STACK): 存放臨時/局部變數。

數據結構的棧和堆

首先在數據結構上要知道堆棧,盡管我們這么稱呼它,但實際上堆棧是兩種數御渣高據結構:堆和棧。

堆和棧都是一種數據項按序排列的數據結構。

棧就像裝數據的桶或箱子

我們先從大家比較熟悉的棧說起吧,它是一種具有後進先出性質的數據結構,也就是說後存放的先取,先存放的後取。這就如同我們要取出放在箱子裡面底下的東西(放入的比較早的物體),我們首先要移開壓在它上面的物體(放入的比較晚的物體)。

堆像一棵倒過來的樹

而堆就不同了,堆是一種經過排序的樹形數據結構,每個結點都有一個值。通常我們所說的堆的數據結構,是指二叉堆。堆的特點是根結點的值最小(或最大),且根結點的兩個子樹也是一個堆。由於堆的這個特性,常用來實現優先隊列,堆的存取是隨意,這就如同我們在圖書館的書架上取書,雖然書的擺放是有順序的,但是我們想取任意一本時不必像棧一樣,先取出前面所有的書,書架這種機制不同於箱子,我們可以直接取出我們想要的書。

內存分配中的棧和堆

然而我要說的重點並不在這,我要說的堆和棧並不是數據結構的堆和棧,之所以要說數據結構的堆和棧是為了和後面我要說的堆區和棧區區別開來,請大家一定要注意。

下面就說說C語言程序內存分配中的堆和棧,這里有必要把內存分配也鎮尺提一下,大家不要嫌我啰嗦,一般情況下程序存放在Rom或Flash中,運行時需要拷到內存中執行,內存會分別存儲不同的信息,如下圖所示:

內存中的棧區處於相對較高的地址以地址的增長方向為上的話,棧地址梁塌是向下增長的。

棧中分配局部變數空間,堆區是向上增長的用於分配程序員申請的內存空間。另外還有靜態區是分配靜態變數,全局變數空間的;只讀區是分配常量和程序代碼空間的;以及其他一些分區。

來看一個網上很流行的經典例子:

main.cpp
int a = 0; 全局初始化區
char *p1; 全局未初始化區
main()
{
int b;

char s[] = "abc"; 棧
char *p2; 棧
char *p3 = "123456";
123456\0在常量區,p3在棧上。
static int c =0; 全局(靜態)初始化區
p1 = (char
*)malloc(10); 堆
p2 = (char *)malloc(20); 堆
}

0.申請方式和回收方式不同

不知道你是否有點明白了,堆和棧的第一個區別就是申請方式不同:棧(英文名稱是stack)是系統自動分配空間的,例如我們定義一個 char a;系統會自動在棧上為其開辟空間。而堆(英文名稱是heap)則是程序員根據需要自己申請的空間,例如malloc(10);開辟十個位元組的空間。由於棧上的空間是自動分配自動回收的,所以棧上的數據的生存周期只是在函數的運行過程中,運行後就釋放掉,不可以再訪問。而堆上的數據只要程序員不釋放空間,就一直可以訪問到,不過缺點是一旦忘記釋放會造成內存泄露。還有其他的一些區別我認為網上的朋友總結的不錯這里轉述一下:

1.申請後系統的響應

棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,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,尋找第一個空間大於所申請空間的堆。

結點,然後將該結點從空閑結點鏈表中刪除,並將該結點的空間分配給程序,另外,對於大多數系統,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
delete語句才能正確的釋放本內存空間。另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閑鏈表中。

也就是說堆會在申請後還要做一些後續的工作這就會引出申請效率的問題。

2.申請效率的比較

根據第0點和第1點可知。

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。

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餘空間時,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。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於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。

4.堆和棧中的存儲內容

由於棧的大小有限,所以用子函數還是有物理意義的,而不僅僅是邏輯意義。

棧:在函數調用時,第一個進棧的是主函數中函數調用後的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然後是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然後是函數中的局部變數。注意靜態變數是不入棧的。

當本次函數調用結束後,局部變數先出棧,然後是參數,最後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位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。

關於存儲內容還可以參考這道題。這道題還涉及到局部變數的存活期。

5.存取效率的比較

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的;放在棧中。
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的;放在堆中。
但是,在以後的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字元串(例如堆)快。
比如:
#include
void
main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p
="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
對應的匯編代碼
10: a =
c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov
byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr
[ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov
byte ptr [ebp-4],al

關於堆和棧區別的比喻

堆和棧的區別可以引用一位前輩的比喻來看出:

使用棧就象我們去飯館里吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等准備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。

使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。比喻很形象,說的很通俗易懂,不知道你是否有點收獲

Ⅳ C語言迷宮問題,求該演算法的時間和空間的復雜度。迷宮的路徑已經定義好,求出路的演算法。

該演算法是不穩定的,其時空復雜度不僅和m,n有關,還和mg[][]的具體數值有關。
最壞情況下:每個點都試探過才走到終點。此時時間復雜度為:(m*n-1)*4,(其中4為4個方向),空間復雜度m*n*2,(其中m*n為存儲迷宮圖空間,m*n為棧空間);
再好情況下:一次試探過就走到終點。此時時間復雜度為:(min(m,n)-1),空間復雜度m*n;

所以:
該演算法時間復雜度為:[(m*n-1)*4+(min(m,n)-1)]/2,約為2×m×n
空間復雜度為3*m*n/2

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