程序中的堆和栈

[转载]栈和堆的区别

信息来源：漓江夜话

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 、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。

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。程序结束后由有系统释放。

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。

例子程序：

这是一个前辈写的，非常详细
//main.cpp
int a = 0; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
main（）
{
int b; 栈
char s[] = "abc"; //栈
char *p2; //栈
char *p3 = "123456"; //123456在常量区，p3在栈上。
static int c =0; //全局（静态）初始化区
p1 = （char *）malloc（10）;
p2 = （char *）malloc（20）; //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy（p1, "123456"）; //123456放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}


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。

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。


申请效率的比较：

栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

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快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。



堆和栈中的存储内容：

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。

堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。



堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：

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。

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。