一般情況下，應用程式使用的記憶體空間裡有以下“預設”的區域：
1）棧：用於維護函式呼叫的上下文，離開了棧函式呼叫就沒法實現。棧通常在使用者空間的最高地址處分配，通常有數兆位元組的大小；
2）堆：用來容納應用程式動態分配的記憶體區域，當程式使用malloc或new分配記憶體時，得到的記憶體來自堆裡。堆通常存在於棧的下方（低地址方向），在某些時候，堆也可能沒有固定統一的儲存區域，堆一般比棧大很多，可以有幾十到數百兆位元組的容量；
3）可執行檔案映像：儲存著可執行檔案在記憶體中的映像。由裝載器在裝載時將可執行檔案的記憶體讀取或對映到這裡。
4）保留區：這並不是一個單一的記憶體區域，而是對記憶體中受到保護而禁止訪問的記憶體區域的總稱，例如，大多數作業系統裡，極小的地址通常都是不允許訪問的，如NULL。通常C語言將無效指標賦值為0也是出於這個考慮，因為0地址上正常情況下不可能有有效的可訪問資料。
在Linux下，如果可執行檔案依賴其他共享庫，那麼系統就會為它在從0x40000000開始的地址分配相應的空間，並將共享庫載入該空間。在Linux中，棧向低地址方向增長，堆向高地址方向增長。
棧：
在經典的作業系統中，棧總是向下增長的。在i386下，棧頂由稱為esp的暫存器進行定位。壓棧操作使棧頂地址減小，彈出操作使棧頂地址增大，即棧的生長方向由高地址到低地址。
棧在程式設計中具有舉足輕重的地位，棧儲存了一個函式呼叫所需要的維護資訊，這常常被稱為堆疊幀(Stack Frame)或活動記錄(Active Record)。堆疊幀一般包括如下幾方面的內容：
1）函式的返回地址和引數；
2）臨時變數：包括函式的非靜態區域性變數以及編譯器自動生成的其他臨時變數；
3）儲存的上下文：包括在函式呼叫前後需要保持不變的暫存器；
在i386中，一個函式的活動記錄用ebp和esp這兩個暫存器劃定範圍。esp暫存器始終指向棧的頂部，同時也指向了當前函式的活動記錄的頂部，而相對地，ebp暫存器指向了函式活動記錄的一個固定位置，ebp暫存器又被稱為幀指標(Frame Pointer)。
一個i386下的函式總是這樣呼叫的：
1）把所有或一部分引數壓入棧中，如果有其他引數沒有入棧，那麼使用某些特定的暫存器傳遞；
2）把當前指令的下一條指令的地址壓入棧中；
3）跳轉到函式體執行。
i386函式體的標準開頭是這樣的：
1）push ebp：把ebp壓入棧中（稱為old ebp）；
2）mov ebp, esp：ebp=esp（這時ebp指向棧頂，而此時棧頂就是old ebp）；
3）【可選】sub esp, XXX：在棧上分配XXX位元組的臨時空間；
4）【可選】push YYY：如有必要，儲存名為YYY的暫存器（可重複多個）；
把ebp壓入棧中，是為了在函式返回時便於恢復以前的ebp值；之所以可能要儲存一些暫存器，在於編譯器可能要求某些暫存器在呼叫前後保持不變。
在函式返回時，所進行的標準結尾與標準開頭正好相反：
1）【可選】pop YYY：如有必要，恢復儲存過的暫存器（可重複多個）；
2）mov esp ebp：恢復esp同時回收區域性變數空間；
3）pop ebp：從棧中恢復儲存的ebp的值；
4）ret：從棧中取得返回地址，並跳轉到該位置。
我們在VC下除錯程式時，常常會看到一些沒有初始化的變數或記憶體區域的值是“燙”，這是因為分配的棧空間的每一位元組都被初始化為0xCC，而0xCCCC（即兩個連續排列的0xCC）的漢字編碼就是“燙”，所以0xCCCC如果被當作文字看待就是“燙”。將未初始化資料設定為0xCC的理由是這樣可以有助於判斷一個變數是否沒有初始化。如果一個指標變數的值是0xCCCCCCCC，那麼我們就可以基本相信這個指標沒有經過初始化。當然，有時編譯器還會使用0xCDCDCDCD作為未初始化標記，此時我們就會看到漢字“屯屯”。
堆：
Windows的程式將地址空間分配給了各種EXE、DLL檔案、堆、棧。其中EXE檔案一般位於0x00400000起始的地址；而一部分DLL位於0x10000000起始的地址，如執行庫DLL；還有一部分DLL位於接近0x80000000的位置，如系統DLL，NTDLL.dll，Kernel32.dll。棧的位置則在0x00030000和EXE檔案後面都有分佈，這是因為Windows中每個執行緒的棧都是獨立的，一個程式中有多少個執行緒，就應該有多少個對應的棧，每個執行緒預設的棧大小是1MB，線上程啟動時，系統會為它在程式地址空間中分配相應的空間作為棧，執行緒棧的大小由函式CreateThread函式指定。
在分配完上面這些地址後，Windows的地址空間已經是支離破碎了，當程式向系統申請堆空間時，就只好從這些剩下的還沒有被佔用的地址空間上分配了。Windows提供VirtualAlloc()函式來向系統申請空間，事實上，VirtualAlloc()申請的空間不一定只用於堆，它僅僅是向系統預留了一塊虛擬地址，應用程式可以按照需要隨意使用。
在使用VirtualAlloc()函式申請空間時，系統要求空間大小必須是頁的整數倍，即對於x86系統來說，必須有是4096位元組的整數倍。顯然，這將會造成記憶體碎片。此時Windows為我們提供了一個更合理的分配演算法，這個演算法實現位於堆管理器（Heap Manager）中，堆管理器提供了一套與堆相關的API用於建立、分配、釋放和銷燬堆空間：
HeapCreate、HeapAlloc、HeapFree、HeapDestroy（詳見：http://blog.csdn.net/ACE1985/archive/2010/07/25/5764917.aspx）
堆管理器實際上存在於Windows的兩個位置，一份是位於NTDLL.DLL中，這個DLL是Windows作業系統使用者層的最底層DLL，它負責Windows子系統DLL與Windows核心之間的介面；而在Windows核心Ntoskrnl.exe中，還存在一份類似的堆管理器，它負責Windows核心的堆空間分配，核心堆管理器的介面都是由RtlHeap開頭的。
堆分配演算法：如何管理一大塊連續的記憶體空間，如何能夠按照需求分配空間，如何釋放已申請的空間。
1）空閒連結串列：
實際上就是把堆中各個空閒的塊按照連結串列的方式連線起來，當使用者請求一塊空間時，可以遍歷連結串列，直到找到合適大小的塊並且將它拆分；當使用者釋放空間時將它合併到空閒連結串列中。
空閒連結串列是這樣一種結構，在堆裡的每一個空閒空間的開頭有一個頭(header)，頭結構裡記錄了上一個(prev)和下一個(next)空閒塊的地址，所有空閒塊形成了一個連結串列。
2）點陣圖：
核心思想是將整個堆劃分為大量的塊，每個塊的大小相同。當使用者申請記憶體時，總是分配整數個塊的空間給使用者，第一個塊我們稱為已分配區域的頭(head)，其餘的稱為已分配區域的主體(body)。而我們可以使用一個整數陣列來記錄塊的使用情況，由於每個塊只有頭/主體/空閒三種狀態，因此僅僅需要兩位即可表示一個塊，如用11表示Head，10表示Body，00表示Free；因此稱為點陣圖。
3）物件池：
如果每一次分配的空間大小是一樣的，那麼就可以按照這個每次請求分配的大小作為一個單位，將整個堆空間劃分為大量的小塊，每次請求的時候只需要找到一個小塊就可以了。物件池的管理方法可以採用空閒連結串列，也可以採用點陣圖，與它們的區別僅僅在於它假定了每次請求的都是一個固定的大小。