前言：

在程序設計的時候、堆棧總是不可避免的會接觸到、而對于堆和棧他們的區別、在程序運行時各自的作用，如何利用堆棧提高運行效率等

很多人都還了解的不夠，今天google了很多文章，所以在這里作個完善總結，希望能給有心人些幫助。有不足的地方還希望能指出。

棧是隨函數被調用時分配的空間

    棧上分配的空間是臨時的，在函數退出后將被系統釋放，不會造成內存泄露，不得用delete或free操作，因為棧的空間小所以在棧上不能獲得大量的內存塊

，一般最大也就不到10M 堆是在整個進程的未分配空間中分配的內存，由malloc或new分配，一般必須由free或delete釋放。堆上可以分配大量的內存，只要
你的機器吃得消。  一般來說，由new和malloc分配的內存都在堆上，全局變量也在堆上（但是不是new，malloc出來的也會自動清理）。函數內部的其
他變量和常量都在棧上。

c＋＋內存格局通常分為：
全局數據區
代碼區
棧區
堆區


堆和棧的比較  

     從堆和棧的功能和作用來通俗的比較,堆主要用來存放對象的，棧主要是用來執行程
序的.而這種不同又主要是由于堆和棧的特點決定的:  

     在編程中，例如C/C++中，所有的方法調用都是通過棧來進行的,所有的局部變量,形式參數都是從棧中分配內存空間的。實際上也不是什么分配,只是從棧頂向上用就行,

就好像工廠中的傳送帶(conveyor  belt)一樣,Stack  Pointer會自動指引你到放東西的位置,你所要做的只是把東西放下來就行.退出函數的時候，修改棧指針就可以把棧中

的內容銷毀這樣的模式速度最快,當然要用來運行程序了.需要注意的是,在分配的時候,比如為一個即將要調用的程序模塊分配數據區時,應事先知道這個數據區的大小,也就說

是雖然分配是在程序運行時進行的,但是分配的大小多少是確定的,不變的,而這個"大小多少"是在編譯時確定的,不是在運行時.  

     堆是應用程序在運行的時候請求操作系統分配給自己內存，由于從操作系統管理的內存分配,所以在分配和銷毀時都要占用時間，因此用堆的效率非常低.但是堆的優點在于

,編譯器不必知道要從堆里分配多少存儲空間，也不必知道存儲的數據要在堆里停留多長的時間,因此,用堆保存數據時會得到更大的靈活性。事實上,面向對象的多態性,堆內存

分配是必不可少的,因為多態變量所需的存儲空間只有在運行時創建了對象之后才能確定.在C++中，要求創建一個對象時，只需用new命令編制相關的代碼即可。執行這些代碼時

會在堆里自動進行數據的保存.當然，為達到這種靈活性，必然會付出一定的代價:在堆里分配存儲空間時會花掉更長的時間！這也正是導致效率低的原因,

堆和棧的區別(轉)
一、預備知識—程序的內存分配
一個由c/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分
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
。其操作方式類似于數據結構中的棧。
2、堆區（heap） —   一般由程序員分配釋放， 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，分配方式倒是類似于鏈表，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
的另一塊區域。 - 程序結束后有系統釋放
4、文字常量區  —常量字符串就是放在這里的。 程序結束后由系統釋放
5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。
二、例子程序

//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"12345
	6"優化成一個地方。
}

二、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; 系統自動在棧中為b開辟
空間
heap:
需要程序員自己申請，并指明大小，在c中malloc函數
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運算符
如p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在棧中的。
2.2
申請后系統的響應
棧：只要棧的剩余空間大于所申請空間，系統將為程序提供內存，否則將報異常提示棧
溢出。
堆：首先應該知道操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表，當系統收到程序的申請時

會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點，然后將該結點從空閑結點鏈

表中刪除，并將該結點的空間分配給程序，另外，對于大多數系統，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，由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小，系統會自動的將多
余的那部分重新放入空閑鏈表中。
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確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩余空間
時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。
堆：堆是向高地址擴展的數據結構，是不連續的內存區域。這是由于系統是用鏈表來存
儲的空閑內存地址的，自然是不連續的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的
大小受限于計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，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。但程序員是無法控制的。
堆是由new分配的內存，一般速度比較慢，而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。但是速度快，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后的下一條指令（函數調用語句的下一條
可執行語句）的地址，然后是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左
入棧的，然后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后，局部變量先出棧，然后是參數，最后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：一般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是在編譯時就確定的；
但是，在以后的存取中，在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。
比如：

#include
void main()
{
    char a = 1;
    char c[] = "1234567890";
    char *p ="1234567890";
    a = c[1];
    a = p[1];
    return;
}

對應的匯編代碼
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：
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出：
使用棧就象我們去飯館里吃飯，只管點菜（發出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了
就走，不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但
是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自
由度大

關于程序運行時的內存管理情況和數據結構更可以參見博文：

底層探秘之——運行時 數據結構

如有轉載請注明出處：http://www.rzrgm.cn/yanlingyin/

一條魚@博客園

2011-12-10