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了解 Go 中的堆栈和堆:简单指南

聖光之護

聖光之護

发布时间:2024-10-14 08:12:17

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来源于dev.to

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了解 go 中的堆栈和堆:简单指南

当您开始学习 go 或任何与此相关的编程语言时,您会经常听说堆栈和堆内存。这两个内存区域对于理解程序如何在幕后运行和管理数据非常重要。但别担心——今天,我们将以一种易于理解的方式和有趣的方式来解释它们。

什么是堆栈?

将这一堆想象成自助餐厅里整齐的一堆托盘。每当有人需要托盘时,他们都会从上面拿一个。当他们归还托盘时,他们会将其放回托盘堆的顶部。 go 中的堆栈工作原理类似!

  • 堆栈是一个小而超快的内存区域。
  • 它存储函数调用和局部变量(例如整数或小结构)等内容。
  • 每次调用函数时,go 都会在堆栈顶部添加一个“托盘”(框架)。当该函数完成时,它会从顶部移除该托盘。

因此,堆栈遵循lifo(后进先出)系统,就像取出和归还托盘的方式一样。

示例:堆栈实际操作
假设我们有这个简单的 go 代码:

func main() {
    greet("john")
}

func greet(name string) {
    message := "hello, " + name
    fmt.println(message)
}

以下是逐步发生的事情:

  1. go 在 main 函数的堆栈上放置一个托盘。
  2. main 调用greet(),因此为greet()添加了另一个托盘(堆栈框架)。
  3. greet 函数创建一个局部变量消息,go 将其放入托盘中。
  4. greet() 完成后,该托盘将从堆栈中删除(弹出)。
  5. 最后,当主程序完成后,最后一个托盘被移除。

整洁有序,对吧?堆栈非常适合处理临时且快速消失的事物,例如函数内的局部变量。

什么是堆?

现在,让我们将堆想象成一个大游乐场。与只能从顶部添加或删除内容的堆栈不同,堆更像是一个大的开放区域,您可以将内容放在任何地方。

  • 是一个更大的内存空间。
  • 它用于存储需要保留一段时间的数据,即使在函数完成后也是如此。
  • 存储在堆上的东西没有特定的顺序,go 必须使用称为指针的东西来跟踪它们。

虽然堆很大并且可以存储更多数据,但它的访问速度比堆栈慢,因为 go 必须弄清楚事物在哪里并自行清理。 go 有一个垃圾收集器,它会自动清理未使用的堆内存,就像有人打扫操场一样。

示例:行动中的堆
看看这段 go 代码:

func main() {
    user := newUser("Alice")
    fmt.Println(user.name)
}

func newUser(name string) *User {
    user := &User{name: name}
    return user
}

type User struct {
    name string
}

以下是堆的作用:

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  1. main 调用 newuser().
  2. 在 newuser 中,我们使用名称字段创建一个新的 user 结构。
  3. go 决定将此结构存储在堆上,而不是堆栈上,因为它需要在 newuser 返回后保留下来。
  4. go 为我们提供了一个 指针 (就像结构体在内存中所在位置的映射)并将其返回给 main。
  5. 现在,即使在 newuser 完成之后,user 结构仍保留在内存中(在堆上),并且 main 仍然可以使用指针访问它。

当您需要存储比创建它的函数寿命更长的数据时,堆非常有用,但它有点慢,并且需要 go 的垃圾收集器仔细管理。

堆栈与堆:有什么区别?

  • stack 就像托盘堆栈:小、快速且临时。非常适合函数内的局部变量。

  • 就像一个游乐场:大、更灵活,但速度较慢。用于需要寿命更长的东西(比如需要跨函数共享的对象)。

结论

理解栈和堆之间的区别是编写高效 go 程序的关键。该堆栈快速且易于管理,非常适合临时数据。堆更大但速度更慢,当您需要保留一些东西时使用。

go 通过自动内存管理为您处理大部分复杂性,但了解这些概念将帮助您编写更优化、更高效的代码。

编码愉快!

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