記憶體區域配置設定方式

1、記憶體配置設定方式有三種：

• 靜态存儲區配置設定。記憶體在程式編譯的時候就已經配置設定好，這塊記憶體在程式的整個運作期間存在。如全局變量，靜态變量。
• 在棧上建立。函數内的局部變量在棧上建立，函數執行結束時系統自動釋放。棧記憶體配置設定運算内置于處理器的指令集中，效率很高，但配置設定的記憶體容量有限。
• 從堆上配置設定，亦稱動态記憶體配置設定。程式在運作的時候用malloc或new申請任意多少的記憶體，程式員自己負責free或delete釋放記憶體。動态記憶體的生存期由程式員決定，但如果在堆上配置設定了記憶體，注意釋放它，否則會出現記憶體洩漏，頻繁地配置設定和釋放不同大小的堆空間将會産生堆内碎塊。

C語言變量聲明記憶體配置設定（轉）

1. 棧區（stack）——程式運作時由編譯器自動配置設定，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類似于資料結構中的棧。程式結束時由編譯器自動釋放。
2. 堆區（heap）——在記憶體開辟另一塊存儲區域。一般由程式員配置設定釋放，若程式員不釋放，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，配置設定方式類似于連結清單，用malloc，calloc，realloc等配置設定的就在堆上。
3. 全局區（靜态區）（static）——編譯器編譯時即配置設定記憶體。全局變量和靜态變量的存儲是放在一塊的。對于C語言初始化的全局變量和靜态變量在一塊區域， 未初始化的全局變量和未初始化的靜态變量在相鄰的另一塊區域。而C++則沒有這個差別 - 程式結束後由系統釋放。
4. 文字常量區 —常量字元串就是放在這裡的。 程式結束後由系統釋放。
5. 程式代碼區——存放函數體的二進制代碼。

例子程式：

int a = 0;    //全局初始化區
char *p1;    //全局未初始化區
int 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（靜态）初始化區
    p1 = (char *)malloc(10);    //配置設定的10位元組在堆上，p1指向這塊區域
    p2 = (char *)malloc(20);    //配置設定的20位元組在堆上，p2指向這塊區域

    strcpy(p1, "123456");    //“123456\0”在常量區，編譯器可能會将它與p3所指向的“123456”優化成一個地方。
}
           

堆與棧的比較：

• 申請方式

stack：由系統自動配置設定。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：需要程式員自己申請，并指明大小，在C中malloc函數，C++中是new運算符。

如：p1 = (char *)malloc(10); p1 = new char[10];

如：p2 = (char *)malloc(10); p2 = new char[20];

注意p1、p2本身是在棧中的。

• 申請後系統的響應

棧：隻要棧的剩餘空間大于所申請空間，系統将為程式提供記憶體，否則将報異常提示棧溢出。

堆：首先應該知道作業系統有一個記錄空閑記憶體位址的連結清單，當系統收到程式的申請時，會周遊該連結清單，尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點，然後将該結點從空閑結點連結清單中删除，并将該結點的空間配置設定給程式。

對于大多數系統，會在這塊記憶體空間中的首位址處記錄本次配置設定的大小，這樣，代碼中的delete語句才能正确的釋放本記憶體空間。

由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小，系統會自動的将多餘的那部分重新放入空閑連結清單中。

• 申請大小的限制

棧：在Windows下,棧是向低位址擴充的資料結構，是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是棧頂的位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确定的常數），如果申請的空間超過棧的剩餘空間時，将提示overflow。因 此，能從棧獲得的空間較小。

　　堆：堆是向高位址擴充的資料結構，是不連續的記憶體區域。這是由于系統是用連結清單來存儲的空閑記憶體位址的，自然是不連續的，而連結清單的周遊方向是由低位址向高位址。堆的大小受限于計算機系統中有效的虛拟記憶體。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。

• 申請效率的比較

棧由系統自動配置設定，速度較快。但程式員是無法控制的。

　　堆是由new配置設定的記憶體，一般速度比較慢，而且容易産生記憶體碎片,不過用起來最友善。

　　另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc配置設定記憶體，他不是在堆，也不是棧，而是直接在程序的位址空間中保留一快記憶體，雖然用起來最不友善。但是速度快，也最靈活。

• 堆和棧中的存儲内容

棧：在函數調用時，第一個進棧的是主函數中後的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的位址，然後是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左入棧的，然後是函數中的局部變量。注意靜态變量是不入棧的。

　　當本次函數調用結束後，局部變量先出棧，然後是參數，最後棧頂指針指向最開始存的位址，也就是主函數中的下一條指令，程式由該點繼續運作。

　　堆：一般是在堆的頭部用一個位元組存放堆的大小。堆中的具體内容有程式員安排。

• 存取效率的比較

        char s1[] = "a";

　　char *s2 = "b";

　　a是在運作時刻指派的；而b是在編譯時就确定的；但是，在以後的存取中，在棧上的數組比指針所指向的字元串(例如堆)快。

總結：

堆和棧的主要差別有以下幾點：

　　1、管理方式不同；

　　2、空間大小不同；

　　3、能否産生碎片不同；

　　4、生長方向不同；

　　5、配置設定方式不同；

　　6、配置設定效率不同；

       管理方式：對于棧來講，是由編譯器自動管理，無需我們手工控制；對于堆來說，釋放工作由程式員控制，容易産生memory leak。

　　空間大小：一般來講在32位系統下，堆記憶體可以達到4G的空間，從這個角度來看堆記憶體幾乎是沒有什麼限制的。但是對于棧來講，一般都是有一定的空間大小的，例如，在VC6下面，預設的棧空間大小是1M。當然，這個值可以修改。

　　碎片問題：對于堆來講，頻繁的new/delete勢必會造成記憶體空間的不連續，進而造成大量的碎片，使程式效率降低。對于棧來講，則不會存在這個問題，因為棧是先進後出的隊列，他們是如此的一一對應，以至于永遠都不可能有一個記憶體塊從棧中間彈出，在他彈出之前，在他上面的後進的棧内容已經被彈出，詳細的可以參考資料結構。

　　生長方向：對于堆來講，生長方向是向上的，也就是向着記憶體位址增加的方向；對于棧來講，它的生長方向是向下的，是向着記憶體位址減小的方向增長。

　　配置設定方式：堆都是動态配置設定的，沒有靜态配置設定的堆。棧有2種配置設定方式：靜态配置設定和動态配置設定。靜态配置設定是編譯器完成的，比如局部變量的配置設定。動态配置設定由malloca函數進行配置設定，但是棧的動态配置設定和堆是不同的，他的動态配置設定是由編譯器進行釋放，無需我們手工實作。

　　配置設定效率：棧是機器系統提供的資料結構，計算機會在底層對棧提供支援：配置設定專門的寄存器存放棧的位址，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C/C++函數庫提供的，它的機制是很複雜的，例如為了配置設定一塊記憶體，庫函數會按照一定的算法（具體的算法可以參考資料結構/作業系統）在堆記憶體中搜尋可用的足夠大小的空間，如果沒有足夠大小的空間（可能是由于記憶體碎片太多），就有可能調用系統功能去增加程式資料段的記憶體空間，這樣就有機會分 到足夠大小的記憶體，然後進行傳回。顯然，堆的效率比棧要低得多。

　　從這裡我們可以看到，堆和棧相比，由于大量new/delete的使用，容易造成大量的記憶體碎片；由于沒有專門的系統支援，效率很低；由于可能引發使用者态和核心态的切換，記憶體的申請，代價變得更加昂貴。是以棧在程式中是應用最廣泛的，就算是函數的調用也利用棧去完成，函數調用過程中的參數，傳回位址， EBP和局部變量都采用棧的方式存放。是以，我們推薦大家盡量用棧，而不是用堆。

　　雖然棧有如此衆多的好處，但是由于和堆相比不是那麼靈活，有時候配置設定大量的記憶體空間，還是用堆好一些。

　　無論是堆還是棧，都要防止越界現象的發生（除非你是故意使其越界），因為越界的結果要麼是程式崩潰，要麼是摧毀程式的堆、棧結構，産生以想不到的結果。

參考：

https://www.cnblogs.com/ruixin-jia/p/5877492.html