C/C++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

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)— 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。程序結束後由系統釋放。

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\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);

}

分配得來的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。

堆和棧的理論知識
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 = new char[20];//(char *)malloc(10);

可是注意p一、p2自己是在棧中的。

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。

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。

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,而是直接在進程的地址空間中保留一塊內存，雖然用起來最不方便。可是速度快，也最靈活

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函數調用後的下一條指令(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。

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。

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。