堆/棧的比較

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堆與棧的比較：
1.申請方式
(1)棧（satck）:由系統自動分配。
(2)堆（heap）:需程序員本身申請（c：調用malloc,realloc,calloc申請 free 來釋放）,並指明大小，並由程序員進行釋放。容易產生內存泄漏.

2.申請大小的限制
（1）棧：在windows下棧是向底地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存區域(它的生長方向與內存的生長方向相反)。棧的大小是固定的。若是申請的空間超過棧的剩餘空間時，將提示overflow。
（2）堆：堆是高地址擴展的數據結構（它的生長方向與內存的生長方向相同），是不連續的內存區域。這是因爲系統使用鏈表來存儲空閒內存地址的，天然是不連續的，而鏈表的遍歷方向是由底地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。

3.系統響應：
（1）棧：只要棧的空間大於所申請空間，系統將爲程序提供內存，不然將報異常提示棧溢出。
（2）堆：首先應該知道操做系統有一個記錄空閒內存地址的鏈表，但系統收到程序的申請時，會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，而後將該結點從空閒鏈表中刪除，並將該結點的空間分配給程序，另外，對於大多數系統，會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的free語句才能正確的釋放本內存空間。另外，找到的堆結點的大小不必定正好等於申請的大小，系統會自動的將多餘的那部分從新放入空閒鏈表中。
說明：對於堆來說，對於堆來說，頻繁的new/delete勢必會形成內存空間的不連續，從而形成大量的碎片，使程序效率下降。對於棧來說，則不會存在這個問題。

4.申請效率
（1）棧由系統自動在執行函數時分配的內存；棧內存分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高，可是分配的內存容量有限。
（2）堆是由malloc分配的內存，通常速度比較慢，並且容易產生碎片，不過用起來最方便，是在程序運行過程中分配的內存。

5.堆和棧中的存儲內容
（1）棧：在函數調用時，第一個進棧的主函數中後的下一條語句的地址，而後是函數的各個參數，參數是從右往左入棧的，而後是函數中的局部變量。注：靜態變量是不入棧的。
當本次函數調用結束後，局部變量先出棧，而後是參數，最後棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數中的下一條指令，程序由該點繼續執行。
（2）堆：通常是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。

6.分配方式：
（1）堆都是動態分配的，沒有靜態分配的堆。
（2）棧有兩種分配方式：靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的，好比局部變量的分配。動態分配由alloca函數進行分配，可是棧的動態分配和堆是不一樣的。它的動態分配是由編譯器進行釋放，無需手工實現。

 

補充：
棧是機器系統提供的數據結構，計算機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行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是C/C++函數庫提供的，它的機制是很複雜的，例如爲了分配一塊內存，庫函數會按照必定的算法（具體的算法能夠參考數據結構/操做系統）在堆內存中搜索可用的足夠大小的空間，若是沒有足夠大小的空間（多是因爲內存碎片太多），就有可能調用系統功能去增長程序數據段的內存空間，這樣就有機會分到足夠大小的內存，而後進行返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。

 

內存分爲5個區：

一、棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放函數的參數值，局部變量的值等。

二、堆區（heap） — 通常由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結束時可能由os回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式卻是相似於鏈表。

三、全局區（靜態區）（static）—全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域， 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另外一塊區域。程序結束後有系統釋放。

四、文字常量區 —常量字符串就是放在這裏的。 程序結束後由系統釋放。

五、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。