堆/棧/動態存儲方式/靜態存儲方式

動態存儲方式

所謂動態存儲方式是指在程序運行期間根據須要進行動態的分配存儲空間的方式。動態存儲變量是在程序執行過程當中，使用它時才分配存儲單元， 使用完畢當即釋放。 典型的例子是函數的形式參數，在函數定義時並不給形參分配存儲單元，只是在函數被調用時，才予以分配， 調用函數完畢當即釋放。若是一個函數被屢次調用，則反覆地分配、 釋放形參變量的存儲單元。

靜態存儲方式

所謂靜態存儲方式是指在程序編譯期間分配固定的存儲空間的方式。該存儲方式一般是在變量定義時就分定存儲單元並一直保持不變， 直至整個程序結束。全局變量，靜態變量等就屬於此類存儲方式。

總結

從以上分析可知， 靜態存儲變量是一直存在的， 而動態存儲變量則時而存在時而消失。咱們又把這種因爲變量存儲方式不一樣而產生的特性稱變量的生存期。 生存期表示了變量存在的時間。 生存期和做用域是從時間和空間這兩個不一樣的角度來描述變量的特性，這二者既有聯繫，又有區別。 一個變量究竟屬於哪種存儲方式， 並不能僅從其做用域來判斷，還應有明確的存儲類型說明。

內存中用戶存儲空間的分配狀況（三種）：

 程序區：存放程序語句

靜態存儲區：存放全局變量，在程序開始執行時給全局變量分配存儲區，程序執行完畢就釋放。

動態存儲區：存放如下數據：函數形式參數。在調用函數時給形參分配存儲空間；自動變量(未加static聲明的局部變量) ；函數調用時的現場保護和返回地址等；

棧

棧就是那些由編輯器在須要的時候分配，在不須要的時候自動清除的變量的存儲區，裏面的變量一般是局部變量。函數參數等。

堆

就是那些右new分配的內存塊，他們的釋放編輯器不去管，由咱們的應用程序去控制，通常一個new就要對應一個delete.若是程序員沒有釋放掉，那麼在程序結束後，操做系統會自動回收。

堆和棧的區別主要爲：

1.管理方式不一樣： 對於棧來說，是由編譯器自動管理，無需咱們手工控制；對於堆來講，釋放工做由程序員控制，容易產生memory leak。

2.可否產生碎片不一樣：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，由於棧是先進後出的隊列，他

  們是如此的一一對應，以致於永遠都不可能有一個內存塊從棧中間彈出，在他彈出以前，在他上面的後進的棧內容已經被彈出

3.生長方向：對於堆來說，生長方向是向上的，也就是向着內存地址增長的方向；對於棧來說，它的生長方向是向下的，是向着內存地址減少的方向增加。

4.分配方式：堆都是動態分配的，沒有靜態分配的堆。棧有2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，他的動態分配是由編譯器進行釋放，無需咱們手工實現。

5.分配效率：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。 

總結

堆和棧相比，因爲大量new/delete的使用，容易形成大量的內存碎片；因爲沒有專門的系統支持，效率很低；因爲可能引起用戶態和核心態的切換，內存的申請，代價變得更加昂貴。因此棧在程序中是應用最普遍的，就算是函數的調用也利用棧去完成，函數調用過程當中的參數，返回地址，EBP和局部變量都採用棧的方式存放。因此，咱們推薦你們儘可能用棧，而不是用堆。   
棧有如此衆多的好處，可是因爲和堆相比不是那麼靈活，有時候分配大量的內存空間，仍是用堆好一些。
不管是堆仍是棧，都要防止越界現象的發生（除非你是故意使其越界），由於越界的結果要麼是程序崩潰，要麼是摧毀程序的堆、棧結構，產生以想不到的結果,就算是在你的程序運行過程當中，沒有發生上面的問題，你仍是要當心，說不定何時就崩掉，那時候debug但是至關困難的：）  

如下轉載一篇關於棧和堆的區別的文章

來源：http://www.chinaitpower.com/2005September/2005-09-13/206685.html

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 
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。其操做方式相似於數據結構中的棧。 
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，呵呵。 
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。 
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p一、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 <stdio.h> 
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。