python堆和棧的區別有哪些

堆（Heap）與棧（Stack）是開發人員必須面對的兩個概念，在理解這兩個概念時，需要放到具體的場景下，因為不同場景下，堆與棧代表不同的含義。一般情況下，有兩層含義：
（1）程式記憶體佈局場景下，堆與棧表示的是兩種記憶體管理方式；
（2）資料結構場景下，堆與棧表示兩種常用的資料結構。

相關推薦：《》

堆與棧實際上是作業系統對程式佔用的記憶體空間的兩種管理方式，主要有如下幾種區別：

（1）管理方式不同。棧由作業系統自動分配釋放，無需我們手動控制；堆的申請和釋放工作由程式設計師控制，容易產生記憶體洩漏；

（2）空間大小不同。每個程式擁有的棧的大小要遠遠小於堆的大小。理論上，程式設計師可申請的堆大小為虛擬記憶體的大小，程式棧的大小 64bits 的 Windows 預設 1MB，64bits 的 Linux 預設 10MB；

（3）生長方向不同。堆的生長方向向上，記憶體地址由低到高；棧的生長方向向下，記憶體地址由高到低。

（4）分配方式不同。堆都是動態分配的，沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式：靜態分配和動態分配。靜態分配是由作業系統完成的，比如區域性變數的分配。動態分配由alloca函式進行分配，但是棧的動態分配和堆是不同的，他的動態分配是由作業系統進行釋放，無需我們手工實現。

（5）分配效率不同。棧由作業系統自動分配，會在硬體層級對棧提供支援：分配專門的暫存器存放棧的地址，壓棧出棧都有專門的指令執行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是由C/C++提供的庫函式或運算子來完成申請與管理，實現機制較為複雜，頻繁的記憶體申請容易產生記憶體碎片。顯然，堆的效率比棧要低得多。

（6）存放內容不同。棧存放的內容，函式返回地址、相關引數、區域性變數和暫存器內容等。當主函式呼叫另外一個函式的時候，要對當前函式執行斷點進行儲存，需要使用棧來實現，首先入棧的是主函式下一條語句的地址，即擴充套件指標暫存器的內容（EIP），然後是當前棧幀的底部地址，即擴充套件基址指標暫存器內容（EBP），再然後是被調函式的實參等，一般情況下是按照從右向左的順序入棧，之後是被調函式的區域性變數，注意靜態變數是存放在資料段或者BSS段，是不入棧的。出棧的順序正好相反，最終棧頂指向主函式下一條語句的地址，主程式又從該地址開始執行。堆，一般情況堆頂使用一個位元組的空間來存放堆的大小，而堆中具體存放內容是由程式設計師來填充的。

從以上可以看到，堆和棧相比，由於大量malloc()/free()或new/delete的使用，容易造成大量的記憶體碎片，並且可能引發使用者態和核心態的切換，效率較低。棧相比於堆，在程式中應用較為廣泛，最常見的是函式的呼叫過程由棧來實現，函式返回地址、EBP、實參和區域性變數都採用棧的方式存放。雖然棧有眾多的好處，但是由於和堆相比不是那麼靈活，有時候分配大量的記憶體空間，主要還是用堆。

無論是堆還是棧，在記憶體使用時都要防止非法越界，越界導致的非法記憶體訪問可能會摧毀程式的堆、棧資料，輕則導致程式執行處於不確定狀態，獲取不到預期結果，重則導致程式異常崩潰，這些都是我們程式設計時與記憶體打交道時應該注意的問題。