堆內存和棧內存詳解

堆：順序隨意
棧：先進後出
堆和棧的區別
1、預備知識 — 程序的內存分配
一個由 c/C++ 編譯的程序佔用的內存分爲如下幾個部分
1 、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。其操做方式相似於數據結構中的棧
2 、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，呵呵。
3 、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
4 、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  
5 、程序代碼區 — 存放函數體的二進制代碼。
2、例子程序
這是一個前輩寫的，很是詳細
//main.cpp 
int a = 0;  全局初始化區
char *p1;  全局未初始化區
main()
{    
     int b;  棧
     char s[] = "abc";  棧  
     char *p2;  棧  
     char *p3 = "123456"; 123456/0 在常量區， p3 在棧上。  
     static int c =0 ； 全局（靜態）初始化區  
     p1 = (char *)malloc(10); 
     p2 = (char *)malloc(20); 
      分配得來得 10 和 20 字節的區域就在堆區。  
     strcpy(p1, "123456"); 123456/0 放在常量區，編譯器可能會將它與 p3 所指向的 "123456" 優化成一個地方。  
} 
2、堆和棧的理論知識
2.1 申請方式
stack: 由系統自動分配。 例如，聲明在函數中一個局部變量  int b;  系統自動在棧中爲 b 開闢空間
heap: 須要程序員本身申請，並指明大小，在 c 中 malloc 函數如 p1 = (char *)malloc(10); 在 C++ 中用 new 運算符如 p2 = (char *)malloc(10); 可是注意 p1 、 p2 自己是在棧中的
2.2 申請後系統的響應
棧：只要棧的剩餘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。
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，當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結點鏈表中刪除，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 delete 語句才能正確的釋放本內存空間。另外，因爲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。  
2.3 申請大小的限制
棧：在 Windows 下 , 棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在  WINDOWS 下，棧的大小是 2M （也有的說是 1M ，總之是一個編譯時就肯定的常數），若是申請的空間超過棧的剩餘空間時，將提示 overflow 。所以，能從棧得到的空間較小。
堆：堆是向高地址擴展的數據結構，是不連續的內存區域。這是因爲系統是用鏈表來存儲的空閒內存地址的，天然是不連續的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。因而可知，堆得到的空間比較靈活，也比較大。  
2.4 申請效率的比較：
棧由系統自動分配，速度較快。但程序員是沒法控制的。
堆是由 new 分配的內存，通常速度比較慢，並且容易產生內存碎片 , 不過用起來最方便 .  另外，在 WINDOWS 下，最好的方式是用 VirtualAlloc 分配內存，他不是在堆，也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存，雖然用起來最不方便。可是速度快，也最靈活  
2.5 堆和棧中的存儲內容
棧： 在函數調用時，第一個進棧的是主函數中後的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的地址，而後是函數的各個參數，在大多數的 C 編譯器中，參數是由右往左入棧的，而後是函數中的局部變量。注意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，程序由該點繼續運行。  
堆：通常是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。  
2.6 存取效率的比較  
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; 
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 
aaaaaaaaaaa 是在運行時刻賦值的；而 bbbbbbbbbbb 是在編譯時就肯定的；可是，在之後的存取中，在棧上的數組比指針所指向的字符串 ( 例如堆 ) 快。  
好比：
#include
void main()
{    
     char a = 1;     
     char c[] = "1234567890";     
     char *p ="1234567890";    
     a = c[1];     
     a = p[1];     
     return;     
} 
對應的彙編代碼  
10: a = c[1]; 
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl 
11: a = p[1]; 
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h] 
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1] 
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al 
第一種在讀取時直接就把字符串中的元素讀到寄存器 cl 中，而第二種則要先把指針值讀到 edx 中，在根據 edx 讀取字符，顯然慢了。  
2.7 小結：
堆和棧的區別能夠用以下的比喻來看出：使用棧就象咱們去飯館裏吃飯，只管點菜（發出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，沒必要理會切菜、洗菜等準備工做和洗碗、刷鍋等掃尾工做，他的好處是快捷，可是自由度小。 使用堆就象是本身動手作喜歡吃的菜餚，比較麻煩，可是比較符合本身的口味，並且自由度大。  
堆和棧的區別主要分：  
操做系統方面的堆和棧，如上面說的那些，很少說了。還有就是數據結構方面的堆和棧，這些都是不一樣的概念。這裏的堆實際上指的就是（知足堆性質的）優先隊列的一種數據結構，第 1 個元素有最高的優先權；棧實際上就是知足先進後出的性質的數學或數據結構。雖然堆棧，堆棧的說法是連起來叫，可是他們仍是有很大區別的，連着叫只是因爲歷史的緣由