C++堆栈分配与堆分配

Question

我在想，什么时候应该在C++中在堆栈上分配类？ 我在Java方面有很强的背景，在Java中，所有类都在堆上分配，使用new关键字。 在C ++中，我可以选择在堆栈和堆上进行分配，但是现在智能指针已经引入，使用std::unique_ptr分配不传递所有权的所有内容更合理。

我实在想不出任何情况下需要或更好地使用堆栈分配。也许在嵌入式系统中进行某种优化？

- AteszDude

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只是提醒一下，std::unique_ptr 是一个基于“栈”（stack）的对象。顺便说一下，我们称它们为自动对象和动态对象，因为 C++ 没有堆栈概念。在我看来，尽可能使用自动对象是最好的选择。 - NathanOliver

通常情况下，你应该采用相反的原则：如果不需要动态分配，就不要使用它。默认情况下进行动态分配是“过早优化”。请注意，本次翻译已经尽力使内容更加易懂通俗，但没有改变原意。 - molbdnilo

Answer 1

每当函数范围或函数内的控制块（如 for, while, if等）的范围与对象需要的生命周期相符时，使用自动（堆栈）分配。这样，如果对象拥有/控制任何资源，例如动态分配的内存、文件句柄等，它们将在析构函数调用时释放，因为该范围已被离开。（不是在垃圾收集器以后的某个不可预测的时间）。仅在存在明显需要时才使用 new，例如:

• 需要对象的生存期长于函数范围，

• 将所有权移交给其他代码，

• 具有指向基类的指针容器，然后可以对其进行多态处理（即使用虚派生类函数实现），或

• 特别大的分配将会占用大量的堆栈空间（您的操作系统/进程通常会谈判达成限制，通常在1-8+兆字节的范围内）。

  • 如果这是您使用动态分配的唯一原因，并且确实希望对象的生命周期与函数中的范围相关联，则应使用本地 std::unique_ptr<> 来管理动态内存，并确保无论如何离开该范围，都将释放它：通过 return, throw, break等。（您也可以在 class/struct 中使用 std::unique_ptr<> 数据成员来管理对象拥有的任何内存。）

Mathieu Van Nevel 在下面评论了 C++11 移动语义 - 相关性在于，如果您在堆栈上有一个小巧的管理对象，它控制着大量的动态分配（堆）内存，移动语义可以提供额外的保证和细粒度的控制，以便管理对象何时将其资源移交给其他代码拥有的另一个管理对象（通常是调用者，但可能是某个其他容器/对象注册表）。此切换可以避免堆上的数据被复制/重复，即使瞬间也是如此。此外，省略和返回值优化通常允许名义上的自动/堆栈托管变量直接在它们最终被分配/返回的某些内存中构造，而不是稍后复制到那里。

- Tony Delroy

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这是一个很好的总结。最近我重构了一些代码，该代码将一个非常大的对象数组放在堆栈中。如果不小心处理，您可能会在较大的程序或具有深度递归的程序中耗尽堆栈空间。 - Kyle A

关于C++11移动语义的一些细节，如果回答完美的话，我想会得到点赞。 - Mathieu Van Nevel

很好的总结，如果你加上什么时候应该使用std::unique_ptr而不是堆栈分配，我会给你答案的勾选。 - AteszDude

不想听起来粗鲁，我只是一直这样。 - AteszDude

Answer 2

在大型代码库中，对于简单结构对象，我们使用堆栈分配，而对于更复杂的类（涉及多态性、内存所有权等），我们总是使用动态分配。

- Khurram Shehzad