一文搞懂堆和栈的区别

编程经常需要操作的内存

在这里插入图片描述

• 栈区(stack):由编译器自动分配和释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
• 堆区(heap):一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收。它与数据机构中的堆是两回事，分配方式类似于链表。
• 全局区(静态区)(static):全局变量和静态变量的存储是放在一起的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另外一块区域。程序结束后由系统释放。
• 文字常量区:常量字符串就是放在这里。程序结束后由系统释放。
• 程序代码区:存放函数体的二进制代码

堆和栈的区别

1申请方式

• 栈：由系统自动分配。例如在声明函数的一个局部变量int b，系统自动在栈中为b开辟空间。
• 堆：需要程序员自己申请，并指明大小，在C中用malloc函数；在C++中用new运算符。

2申请后系统的响应

• 栈：只要栈的剩余空间大于所申请的空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
• 堆：操作系统有一个记录空间内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆节点，然后将节点从内存空闲节点链表中删除，并将该节点的空间分配给程序。对于大多数操作系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的对节点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动地将多余的那部分重新放入到链表中。

3申请大小的限制

• 栈：在Windows下，栈是向低地址拓展的数据结构，是一块连续的内存的区域。站定地址和栈的大小是系统预先规定好的，如果申请的内存空间超过栈的剩余空间，将提示栈溢出。
• 堆：堆是向高地址拓展的内存结构，是不连续的内存区域。是系统用链表存储空闲内存地址的，不连续。

4申请效率的比较

• 栈：由系统自动分配，速度较快。但程序员无法控制。
• 堆：由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来方便。 拓展：在Windows操作系统中，最好的方式使用VirtualAlloc分配内存。不是在堆，不是在栈，而是在内存空间中保留一块内存，虽然用起来不方便，但是速度快，也很灵活。

5堆和栈的存储内容

• 栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数的中的下一条指令（函数调用的下一个可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数。在C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数的局部变量。静态变量不入栈。
• 堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。 数据结构方面的堆和栈与上边叙述不同。这里的堆是指优先队列的一种数据结构，第一个元素有最高的优先权；栈实际就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。

总结： （1）heap是堆，stack是栈； （2）stack的空间由操作系统自动分配/释放，heap上的空间手动分配/释放； （3）stack空间有限，heap是很大的自由内存区； （4）C中的malloc函数分配的内存空间即在堆上，C++中对应的是new操作符。 程序在编译对变量和函数分配内存都在栈上进行，且内存运行过程中函数调用时参数的传递在栈上进行。