棧和堆的區(qū)別

1、棧和堆的區(qū)別一個(gè)由 c/C+ 編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分：1 、棧區(qū)（ stack ） 由編譯器自動分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。2 、堆區(qū)（ heap ） 一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由 OS 回收。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表，呵呵。3 、全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）（ static ） 全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。程序結(jié)束后由有系統(tǒng)釋放。4 、文字常量區(qū) 常量字符串就是放在這里的。程序結(jié)束后

2、由系統(tǒng)釋放。5 、程序代碼區(qū) 存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。例子程序：這是一個(gè)前輩寫的，非常詳細(xì)/main.cppint a = 0; /全局初始化區(qū)char *p1; /全局未初始化區(qū)main（）int b; 棧char s = abc; /棧char *p2; /棧char *p3 = 123456; /123456在常量區(qū)，p3在棧上。static int c =0; /全局（靜態(tài)）初始化區(qū)p1 = （char *）malloc（10）;p2 = （char *）malloc（20）; /分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。strcpy（p1, 123456）; /123456放在常量區(qū)，

3、編譯器可能會將它與p3所指向的123456優(yōu)化成一個(gè)地方。棧： 在 Windows 下，棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的，在 WINDOWS 下，棧的大小是 2M （也有的說是 1M ，總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)），如果申請的空間超過棧的剩余空間時(shí)，將提示 overflow 。因此，能從棧獲得的空間較小。堆：堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲的空閑內(nèi)存地址的，自然是不連續(xù)的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見，堆獲得的空間比較

4、靈活，也比較大。申請效率的比較：棧由系統(tǒng)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(nèi)存，一般速度比較慢，而且容易產(chǎn)生內(nèi)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(nèi)存，他不是在堆，也不是在棧是直接在進(jìn)程的地址空間中保留一快內(nèi)存，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。堆和棧中的存儲內(nèi)容：棧：在函數(shù)調(diào)用時(shí)，第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令（函數(shù)調(diào)用語句的下一條可執(zhí)行語句）的地址，然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù)，在大多數(shù)的 C 編譯器中，參數(shù)是由右往左入棧的，然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)

5、束后，局部變量先出棧，然后是參數(shù)，最后棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數(shù)中的下一條指令，程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。堆：一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排。堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來看出：使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯，只管點(diǎn)菜（發(fā)出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會切菜、洗菜等準(zhǔn)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肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大棧和堆的區(qū)別【總結(jié)】1.1內(nèi)存分配方面：堆：一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收 。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆

6、是兩回事，分配方式是類似于鏈表?？赡苡玫降年P(guān)鍵字如下：new、malloc、delete、free等等。棧：由編譯器(Compiler)自動分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。1.2申請方式方面：堆：需要程序員自己申請，并指明大小。在c中malloc函數(shù)如p1 = (char *)malloc(10)；在C+中用new運(yùn)算符，但是注意p1、p2本身是在棧中的。因?yàn)樗麄冞€是可以認(rèn)為是局部變量。棧：由系統(tǒng)自動分配。 例如，聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量 int b；系統(tǒng)自動在棧中為b開辟空間。1.3系統(tǒng)響應(yīng)方面：堆：操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表，當(dāng)系統(tǒng)收到

7、程序的申請時(shí)，會遍歷該鏈表，尋找第一個(gè)空間大于所申請空間的堆結(jié)點(diǎn)，然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除，并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序，另外，對于大多數(shù)系統(tǒng)，會在這塊內(nèi)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(nèi)存空間。另外由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請的大小，系統(tǒng)會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。棧：只要棧的剩余空間大于所申請空間，系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存，否則將報(bào)異常提示棧溢出。1.4大小限制方面：堆：是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲的空閑內(nèi)存地址的，自然是不連續(xù)的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆

8、的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。棧：在Windows下, 棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的，在WINDOWS下，棧的大小是固定的（是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)），如果申請的空間超過棧的剩余空間時(shí)，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。1.5效率方面：堆：是由new分配的內(nèi)存，一般速度比較慢，而且容易產(chǎn)生內(nèi)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(nèi)存，他不是在堆，也不是在棧是直接在進(jìn)程的地址空間中保留一快內(nèi)存

9、，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。棧：由系統(tǒng)自動分配，速度較快。但程序員是無法控制的。1.6存放內(nèi)容方面：堆：一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排。棧：在函數(shù)調(diào)用時(shí)第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令（函數(shù)調(diào)用語句的下一條可執(zhí)行語句）的地址然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù)，在大多數(shù)的C編譯器中，參數(shù)是由右往左入棧，然后是函數(shù)中的局部變量。 注意: 靜態(tài)變量是不入棧的。當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，局部變量先出棧，然后是參數(shù)，最后棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數(shù)中的下一條指令，程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。1.7存取效率方面：堆：char *s1 = Hellow Word；是

10、在編譯時(shí)就確定的；棧：char s1 = Hellow Word； 是在運(yùn)行時(shí)賦值的；用數(shù)組比用指針?biāo)俣纫煲恍?，因?yàn)橹羔樤诘讓訁R編中需要用edx寄存器中轉(zhuǎn)一下，而數(shù)組在棧上直接讀取。小結(jié) 1、靜態(tài)變量不入棧。2、棧由編譯器自動分配和釋放。棧中存放局部變量和參數(shù)，函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，局部變量先出棧，然后是參數(shù)。3、數(shù)組比用指針?biāo)俣纫煲恍?，因?yàn)橹羔樤诘讓訁R編中需要用edx寄存器中轉(zhuǎn)一下，而數(shù)組在棧上直接讀取。4、堆是由程序員通過new、malloc、free、delete等指令進(jìn)行分配和釋放。如果程序員沒有進(jìn)行釋放，程序結(jié)束時(shí)可能有OS回收。5、堆是由new分配的內(nèi)存，速度較慢；棧是由系統(tǒng)自動分配

11、，速度較快。6、比如存放在棧里面的數(shù)組，是在運(yùn)行時(shí)賦值。而存在堆里面的指針數(shù)據(jù)，是在編譯時(shí)就確定的。附：一. 在c中分為這幾個(gè)存儲區(qū)1.棧 - 由編譯器自動分配釋放2.堆 - 一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收3.全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)），全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。- 程序結(jié)束釋放4.另外還有一個(gè)專門放常量的地方。- 程序結(jié)束釋放在函數(shù)體中定義的變量通常是在棧上，用malloc, calloc, realloc等分配內(nèi)存的函數(shù)分配得到的就是在堆上。在所有函數(shù)體外定義的

12、是全局量，加了static修飾符后不管在哪里都存放在全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）,在所有函數(shù)體外定義的static變量表示在該文件中有效，不能extern到別的文件用，在函數(shù)體內(nèi)定義的static表示只在該函數(shù)體內(nèi)有效。另外，函數(shù)中的adgfdf這樣的字符串存放在常量區(qū)。比如：int a = 0; /全局初始化區(qū)char *p1; /全局未初始化區(qū)void main()int b; /棧char s = abc; /棧char *p2; /棧char *p3 = 123456; /123456post.content在常量區(qū)，p3在棧上static int c = 0; /全局（靜態(tài)）初始化區(qū) p1 =

13、(char *)malloc(10); /分配得來得10字節(jié)的區(qū)域在堆區(qū) p2 = (char *)malloc(20); /分配得來得20字節(jié)的區(qū)域在堆區(qū) strcpy(p1, 123456);/123456post.content放在常量區(qū)，編譯器可能會將它與p3所指向的123456優(yōu)化成一塊二.在C+中，內(nèi)存分成5個(gè)區(qū)，他們分別是堆、棧、自由存儲區(qū)、全局/靜態(tài)存儲區(qū)和常量存儲區(qū)1.棧，就是那些由編譯器在需要的時(shí)候分配，在不需要的時(shí)候自動清楚的變量的存儲區(qū)。里面的變量通常是局部變量、函數(shù)參數(shù)等。2.堆，就是那些由new分配的內(nèi)存塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應(yīng)用程序去控制，一般一個(gè)n

14、ew就要對應(yīng)一個(gè)delete。如果程序員沒有釋放掉，那么在程序結(jié)束后，操作系統(tǒng)會自動回收。3.自由存儲區(qū)，就是那些由malloc等分配的內(nèi)存塊，他和堆是十分相似的，不過它是用free來結(jié)束自己的生命的。4.全局/靜態(tài)存儲區(qū)，全局變量和靜態(tài)變量被分配到同一塊內(nèi)存中，在以前的C語言中，全局變量又分為初始化的和未初始化的，在C+里面沒有這個(gè)區(qū)分了，他們共同占用同一塊內(nèi)存區(qū)。5.常量存儲區(qū)，這是一塊比較特殊的存儲區(qū)，他們里面存放的是常量，不允許修改（當(dāng)然，你要通過非正當(dāng)手段也可以修改）三. 談?wù)劧雅c棧的關(guān)系與區(qū)別具體地說，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)(串行執(zhí)行機(jī)制)，都直接在代碼底層支持棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這體現(xiàn)在，有專門的

15、寄存器指向棧所在的地址，有專門的機(jī)器指令完成數(shù)據(jù)入棧出棧的操作。這種機(jī)制的特點(diǎn)是效率高，支持的數(shù)據(jù)有限，一般是整數(shù)，指針，浮點(diǎn)數(shù)等系統(tǒng)直接支持的數(shù)據(jù)類型，并不直接支持其他的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因?yàn)闂５倪@種特點(diǎn)，對棧的使用在程序中是非常頻繁的。對子程序的調(diào)用就是直接利用棧完成的。機(jī)器的call指令里隱含了把返回地址推入棧，然后跳轉(zhuǎn)至子程序地址的操作，而子程序中的ret指令則隱含從堆棧中彈出返回地址并跳轉(zhuǎn)之的操作。C/C+中的自動變量是直接利用棧的例子，這也就是為什么當(dāng)函數(shù)返回時(shí)，該函數(shù)的自動變量自動失效的原因。和棧不同，堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不是由系統(tǒng)(無論是機(jī)器系統(tǒng)還是操作系統(tǒng))支持的，而是由函數(shù)庫提供的。基本

16、的malloc/realloc/free 函數(shù)維護(hù)了一套內(nèi)部的堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)程序使用這些函數(shù)去獲得新的內(nèi)存空間時(shí)，這套函數(shù)首先試圖從內(nèi)部堆中尋找可用的內(nèi)存空間，如果沒有可以使用的內(nèi)存空間，則試圖利用系統(tǒng)調(diào)用來動態(tài)增加程序數(shù)據(jù)段的內(nèi)存大小，新分配得到的空間首先被組織進(jìn)內(nèi)部堆中去，然后再以適當(dāng)?shù)男问椒祷亟o調(diào)用者。當(dāng)程序釋放分配的內(nèi)存空間時(shí)，這片內(nèi)存空間被返回內(nèi)部堆結(jié)構(gòu)中，可能會被適當(dāng)?shù)奶幚?比如和其他空閑空間合并成更大的空閑空間)，以更適合下一次內(nèi)存分配申請。這套復(fù)雜的分配機(jī)制實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)存分配的緩沖池(Cache)，使用這套機(jī)制有如下若干原因：1. 系統(tǒng)調(diào)用可能不支持任意大小的內(nèi)存分配。有

17、些系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用只支持固定大小及其倍數(shù)的內(nèi)存請求(按頁分配)；這樣的話對于大量的小內(nèi)存分類來說會造成浪費(fèi)。2. 系統(tǒng)調(diào)用申請內(nèi)存可能是代價(jià)昂貴的。系統(tǒng)調(diào)用可能涉及用戶態(tài)和核心態(tài)的轉(zhuǎn)換。3. 沒有管理的內(nèi)存分配在大量復(fù)雜內(nèi)存的分配釋放操作下很容易造成內(nèi)存碎片。堆和棧的對比從以上知識可知，棧是系統(tǒng)提供的功能，特點(diǎn)是快速高效，缺點(diǎn)是有限制，數(shù)據(jù)不靈活；而棧是函數(shù)庫提供的功能，特點(diǎn)是靈活方便，數(shù)據(jù)適應(yīng)面廣泛，但是效率有一定降低。棧是系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對于進(jìn)程/線程是唯一的；堆是函數(shù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不一定唯一。不同堆分配的內(nèi)存無法互相操作。棧空間分靜態(tài)分配和動態(tài)分配兩種。靜態(tài)分配是編譯器完成的，比如自動變量

18、(auto)的分配。動態(tài)分配由alloca函數(shù)完成。棧的動態(tài)分配無需釋放(是自動的)，也就沒有釋放函數(shù)。為可移植的程序起見，棧的動態(tài)分配操作是不被鼓勵(lì)的！堆空間的分配總是動態(tài)的，雖然程序結(jié)束時(shí)所有的數(shù)據(jù)空間都會被釋放回系統(tǒng)，但是精確的申請內(nèi)存/ 釋放內(nèi)存匹配是良好程序的基本要素。 1.碎片問題：對于堆來講，頻繁的new/delete勢必會造成內(nèi)存空間的不連續(xù)，從而造成大量的碎片，使程序效率降低。對于棧來講，則不會存在這個(gè)問題，因?yàn)闂Ｊ窍冗M(jìn)后出的隊(duì)列，他們是如此的一一對應(yīng)，以至于永遠(yuǎn)都不可能有一個(gè)內(nèi)存塊從棧中間彈出，在他彈出之前，在他上面的后進(jìn)的棧內(nèi)容已經(jīng)被彈出，詳細(xì)的可以參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這里我們

19、就不再一一討論了。 2.生長方向：對于堆來講，生長方向是向上的，也就是向著內(nèi)存地址增加的方向；對于棧來講，它的生長方向是向下的，是向著內(nèi)存地址減小的方向增長。 3.分配方式：堆都是動態(tài)分配的，沒有靜態(tài)分配的堆。棧有2種分配方式：靜態(tài)分配和動態(tài)分配。靜態(tài)分配是編譯器完成的，比如局部變量的分配。動態(tài)分配由alloca函數(shù)進(jìn)行分配，但是棧的動態(tài)分配和堆是不同的，他的動態(tài)分配是由編譯器進(jìn)行釋放，無需我們手工實(shí)現(xiàn)。 4.分配效率：棧是機(jī)器系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)會在底層對棧提供支持：分配專門的寄存器存放棧的地址，壓棧出棧都有專門的指令執(zhí)行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是C/C+函數(shù)庫提供的，它的機(jī)制

20、是很復(fù)雜的，例如為了分配一塊內(nèi)存，庫函數(shù)會按照一定的算法（具體的算法可以參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/操作系統(tǒng)）在堆內(nèi)存中搜索可用的足夠大小的空間，如果沒有足夠大小的空間（可能是由于內(nèi)存碎片太多），就有可能調(diào)用系統(tǒng)功能去增加程序數(shù)據(jù)段的內(nèi)存空間，這樣就有機(jī)會分到足夠大小的內(nèi)存，然后進(jìn)行返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。 明確區(qū)分堆與棧: 在bbs上，堆與棧的區(qū)分問題，似乎是一個(gè)永恒的話題，由此可見，初學(xué)者對此往往是混淆不清的，所以我決定拿他第一個(gè)開刀。 首先，我們舉一個(gè)例子：void f() int* p=new int5;這條短短的一句話就包含了堆與棧，看到new，我們首先就應(yīng)該想到，我們分配了一塊堆內(nèi)存，

21、那么指針p呢？他分配的是一塊棧內(nèi)存，所以這句話的意思就是：在棧內(nèi)存中存放了一個(gè)指向一塊堆內(nèi)存的指針p。在程序會先確定在堆中分配內(nèi)存的大小，然后調(diào)用operator new分配內(nèi)存，然后返回這塊內(nèi)存的首地址，放入棧中，他在VC6下的匯編代碼如下： 00401028 push 14h 0040102A call operator new (00401060) 0040102F add esp,4 00401032 mov dword ptr ebp-8,eax 00401035 mov eax,dword ptr ebp-8 00401038 mov dword ptr ebp-4,eax 這里，

22、我們?yōu)榱撕唵尾]有釋放內(nèi)存，那么該怎么去釋放呢？是delete p么？澳，錯(cuò)了，應(yīng)該是delete p，這是為了告訴編譯器：我刪除的是一個(gè)數(shù)組，VC6就會根據(jù)相應(yīng)的Cookie信息去進(jìn)行釋放內(nèi)存的工作。 好了，我們回到我們的主題：堆和棧究竟有什么區(qū)別？ 主要的區(qū)別由以下幾點(diǎn)： 1、管理方式不同； 2、空間大小不同； 3、能否產(chǎn)生碎片不同； 4、生長方向不同； 5、分配方式不同； 6、分配效率不同； 管理方式：對于棧來講，是由編譯器自動管理，無需我們手工控制；對于堆來說，釋放工作由程序員控制，容易產(chǎn)生memory leak。 空間大?。阂话銇碇v在32位系統(tǒng)下，堆內(nèi)存可以達(dá)到4G的空間，從這個(gè)角度來看堆內(nèi)存幾乎是沒有什么限制的。但是對于棧來講，一般都是有一定的空間大小的，例如，在VC6下面，默認(rèn)的?？臻g大小是1M（好像是，記不清楚了）。當(dāng)然，我們可以修改： 打開工程，依次操作菜單如下：Project-Setting-Link，在Category 中選中Output，然后在Reserve中設(shè)定堆棧的最大值和commit。注意：reserve最小值為4Byte；commit是保留在虛擬內(nèi)存的頁文件里面，它設(shè)置的較大會使棧開辟較大的值，可能增加內(nèi)存的開銷和啟動時(shí)間。 堆和棧相比，由于大量new/delete的使用，容易造成大量的內(nèi)存碎片；由于沒有專門的系統(tǒng)支持，效率很低；由于可能引發(fā)