堆和棧的區別（轉過無數次的文章）

一、預備知識—程式的記憶體分配  
  一個由C/C++編譯的程式佔用的記憶體分為以下幾個部分  
  1、棧區（stack）—   由編譯器自動分配釋放   ，存放函式的引數值，區域性變數的值等。其  
  操作方式類似於資料結構中的棧。  
  2、堆區（heap）   —   一般由程式設計師分配釋放，   若程式設計師不釋放，程式結束時可能由OS回  
  收   。注意它與資料結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於連結串列，呵呵。  
  3、全域性區（靜態區）（static）—，全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的，初始化的  
  全域性變數和靜態變數在一塊區域，   未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另  
  一塊區域。   -   程式結束後由系統釋放。  
  4、文字常量區   —常量字串就是放在這裡的。   程式結束後由系統釋放  
  5、程式程式碼區—存放函式體的二進位制程式碼。  
   

   

一、記憶體區域型別

1.暫存器：最快的儲存區, 由編譯器根據需求進行分配,我們在程式中無法控制；

1. 棧：存放基本型別的變數資料和物件的引用，但物件本身不存放在棧中，而是存放在堆（new 出來的物件）或者常量池中(物件可能在常量池裡)（字串常量物件存放在常量池中。）；

2. 堆：存放所有new出來的物件；

3. 靜態域：存放靜態成員（static定義的）；

4. 常量池：存放字串常量和基本型別常量（public static final）。有時，在嵌入式系統中，常量本身會和其他部分分割離開(由於版權等其他原因)，所以在這種情況下，可以選擇將其放在ROM中 ；

5. 非RAM儲存：硬碟等永久儲存空間

二、棧中放的東西，圖示：

三、堆存放示意圖：

對於String類的物件特別說明一下：

  二、例子程式    
  這是一個前輩寫的，非常詳細    
  //main.cpp    
  int   a   =   0;   全域性初始化區    
  char   *p1;   全域性未初始化區    
  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；   全域性（靜態）初始化區    
  p1   =   (char   *)malloc(10);    
  p2   =   (char   *)malloc(20);    
  分配得來得10和20位元組的區域就在堆區。    
  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。    
  }    
   
   
  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，宣告在函式中一個區域性變數   int   b;   系統自動在棧中為b開闢空  
  間    
  heap:    
  需要程式設計師自己申請，並指明大小，在c中malloc函式    
  如p1   =   (char   *)malloc(10);    
  在C++中用new運算子    
  如p2   =   new   char[10];    
  但是注意p1、p2本身是在棧中的。    
   
   
  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，系統將為程式提供記憶體，否則將報異常提示棧溢  
  出。    
  堆：首先應該知道作業系統有一個記錄空閒記憶體地址的連結串列，當系統收到程式的申請時，  
  會遍歷該連結串列，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閒結點連結串列  
  中刪除，並將該結點的空間分配給程式，另外，對於大多數系統，會在這塊記憶體空間中的  
  首地址處記錄本次分配的大小，這樣，程式碼中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。  
  另外，由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小，系統會自動的將多餘的那部  
  分重新放入空閒連結串列中。    
   
  2.3申請大小的限制    
  棧：在Windows下,棧是向低地址擴充套件的資料結構，是一塊連續的記憶體的區域。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餘空間時，將  
  提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。    
  堆：堆是向高地址擴充套件的資料結構，是不連續的記憶體區域。這是由於系統是用連結串列來儲存  
  的空閒記憶體地址的，自然是不連續的，而連結串列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記憶體。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。但程式設計師是無法控制的。    
  堆是由new分配的記憶體，一般速度比較慢，而且容易產生記憶體碎片,不過用起來最方便.    
  另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配記憶體，他不是在堆，也不是在棧是  
  直接在程式的地址空間中保留一塊記憶體，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。  
     
   
  2.5堆和棧中的儲存內容    
  棧：   在函式呼叫時，第一個進棧的是主函式中後的下一條指令（函式呼叫語句的下一條可  
  執行語句）的地址，然後是函式的各個引數，在大多數的C編譯器中，引數是由右往左入棧  
  的，然後是函式中的區域性變數。注意靜態變數是不入棧的。    
  當本次函式呼叫結束後，區域性變數先出棧，然後是引數，最後棧頂指標指向最開始存的地  
  址，也就是主函式中的下一條指令，程式由該點繼續執行。    
  堆：一般是在堆的頭部用一個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容由程式設計師安排。    
   
  2.6存取效率的比較    
   
  char   s1[]   =   "aaaaaaaaaaaaaaa";    
  char   *s2   =   "bbbbbbbbbbbbbbbbb";    
  aaaaaaaaaaa是在執行時刻賦值的；    
  而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的；    
  但是，在以後的存取中，在棧上的陣列比指標所指向的字串(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;    
  }    
  對應的彙編程式碼    
  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串中的元素讀到暫存器cl中，而第二種則要先把指標值讀到  
  edx中，再根據edx讀取字元，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裡吃飯，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餚，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由  

  度大。   (經典！)  

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