堆和栈的区别是什么？

Every22second

▍预备知识—程序的内存分配
( e" A7 N4 s4 E8 v8 \- Z: j3 `) w一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分

• 1、栈区（stack）：由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
  2 }: f2 L/ d# l3 ^7 X/ G& q

• 2、堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。
  " f- @! D8 w- i) }; o# d+ J

• 3、全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。- 程序结束后由系统释放。
  

• 4、文字常量区：常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放
  

• 5、程序代码区：存放函数体的二进制代码。
  3 c. c5 r: ~. U& |' ?& |" ?
  

例子程序

* B9 ?2 d6 e# B0 [/ V
▍堆和栈的理论知识

& U9 s5 a" Y; x2 A; w申请方式,
% q5 O& d% A; e2 Y! n; W

• stack:+
  由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量 int b; , v' [% Q: k5 R# A  e
  3 d& }" h1 u- l( y& }2 l系统自动在栈中为b开辟空间
  * A3 s, d5 e- k8 z$ d" S9 p
  2 n* ]$ K; o2 |$ W- w3 m

• heap: ' _" J; z' R. l$ q! ^" X$ H
  需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
  如p1 = (char *)malloc(10);
  & p" c0 w  _7 m7 w在C++中用new运算符 3 q" P8 p$ x) x  X5 d" p4 _
  如p2 = new char[10];
    t, a- z) m3 _% t0 v7 h9 X# F但是注意p1、p2本身是在栈中的。
  
  

申请后系统的响应- K! C0 ]$ _+ z) a  o/ v. l3 ?
% o9 Z( G7 Y# `; ~+ Q  z
* ?9 D. _2 j# a

• 栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。4 [' m2 v& P* R* R
  
  / M8 b) W5 C, F2 Z) X7 B

2 Q% B- T' w" ^) f; w. E+ j( S* x

• 堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时， 会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表 中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的 首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部 分重新放入空闲链表中。
  
  4 i! v1 r! A; ]# z

申请大小的限制  ~; y* u$ N( X% I- `
1 Y! z8 c5 g0 _% J
  }! ^) \9 l/ x2 ?' |; a) A9 q) F

• 栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意 思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有 的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将 提示oveRFlow。因此，能从栈获得的空间较小。2 I( m+ Z. t% p  U5 L/ j( x  v
  ' t- u, _, Z+ g9 v% D
  5 _7 a/ x1 _. `7 s# V$ O7 b

• 堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储 的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小 受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。  |; Q" N2 m: M& s
  
  ) d& u$ p% G. l" ?: @( `0 f

申请效率的比较

0 R8 D/ p; F/ Z" u

• 栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。( m4 h: F  x) H
  
  

3 B# x: X9 ]2 g4 V! `
& u# {9 R& H9 [$ a- ]

• 堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便. 另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是 直接在进程的地址空间中保留一块内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。
  # H% i. ~# I- j2 S' T! O% i
  . ^# s" `2 }; l- Z/ J3 E5 c' D" {

堆和栈中的存储内容
' P/ T6 {/ @' z& f! f' J: w/ a! @4 k5 h
% i% g) S7 G. y/ c9 A

• 栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可 执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈 的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。, k0 C9 a8 b( u  q3 ^
  
• 堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。+ P1 o  m+ [+ X; \1 S7 r
  + V: o7 `$ r  ~  B  J# }$ u
  / `* W- b6 ^! N0 f! g6 c

存取效率的比较3 ]9 t+ z; w0 F2 W/ S% N
' z) h% X8 ]6 u5 o7 X" \& y' F2 n* K% }/ s
, X5 w9 Q9 P/ a. r+ tchar s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";   |  `- c) b" b
" t6 C+ E9 t# F% l) paaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的； ) ~! x3 J) f+ y: S2 r
+ T5 g3 J: s0 u* B2 h: H而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的； * d! n& z8 [( a
4 M. T8 g: F* {& U0 @! M3 ^$ \" \7 N! `1 g. ?
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
% ~- U4 X8 P0 o/ }, x9 t

第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，
而第二种则要先把指针值读到 edx中，再根据edx读取字符，显然慢了。▍小结：
2 J# f! T' W  C+ i
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出7 D$ Y9 i$ ~) }, t% \# e
5 ?& k: |6 \/ M( w/ u: n
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。
& u6 ^' d0 y! r, E$ L' ^
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。(经典！)
, s' ~% ~2 f1 A6 Q+ m: l