1 区堆和栈

1.1 内存分配

　　一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分 　

　1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，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。 　　

   2、堆区（heap）— 由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。

　3、全局区（静态区）（static）— 全局变量和静态变量的存储是放在一块的，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一块区域。程序结束后由系统释放。 　

　4、文字常量区 — 常量字符串就是放在这里的，程序结束后由系统释放 。

　5、程序代码区— 存放函数体的二进制代码。

1.2 例子程序 　

　//main.cpp 　

　int a = 0; 全局初始化区 　　

   char *p1; 全局未初始化区 　

　main() 　

　{ 　　int b; 栈 　char s[] = "abc"; 栈 　　char *p2; 栈 　　char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区，p3在栈上。 　　static int c =0； 全局（静态）初始化区 　　p1 = (char *)malloc(10); [1] 　　p2 = (char *)malloc(20); 　　} 　

　分配得来的10和20字节的区域就在堆区。 　　strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。

2 理论知识

2.1 1.申请方式 　

　stack: 　　由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间 　。

　heap: 　　需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数 　　如p1 = (char *)malloc(10); 　　在C++中用new运算符 　　如p2 = new char[20];//(char *)malloc(10); 　　但是注意p1、p2本身是在栈中的。他们存储 的是堆上的地址。 

2.2 2.申请后系统的响应 　　

栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。 　　堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，（首次使用算法）另外，对于大多数系统，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，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中（当剩余部分较大时）。

2.3 3.申请大小的限制 　

　栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在 WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。 　　

堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

2.4 4.申请效率的比较 　

　栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。 　

　堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便. 　　另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一块内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活

2.5 5.堆和栈中的存储内容 　　

栈： 在函数调用时，第一个进栈的是主函数中函数调用后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。 　　当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。 　　

堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

2.6 6.存取效率的比较 　　char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; 　　char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 　　aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的； 　　而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的； 　　但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(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; 　　} 　　对应的汇编代码 　　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 　

　第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，再根据edx读取字符，显然慢了。

2.7 7.小结 　

　堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出： 　　使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。 　　使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

3 补充说明 　　堆栈是一种存储部件，即数据的写入跟读出不需要提供地址，而是根据写入的顺序决定读出的顺序 　　形象来说，栈就是一条流水线，而流水线中加工的就是方法的主要程序，在分配栈时，由于程序是自上而下顺序执行，就将程序指令一条一条压入栈中，就像流水线一样。而堆上站着的就是工作人员，他们加工流水线中的商品，由程序员分配：何时加工，如何加工。而我们通常使用new运算符为对象在堆上分配内存（C#），堆上寻找对象的任务交给句柄，而栈中由栈指针管理

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