堆和棧的差別（轉過無數次的文章）

一、預備知識—程式的記憶體配置設定  

  一個由c/c++編譯的程式占用的記憶體分為以下幾個部分  

  1、棧區（stack）—   由編譯器自動配置設定釋放   ，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。  

  2、堆區（heap）   —   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，配置設定方式倒是類似于連結清單，呵呵。  

  3、全局區（靜态區）（static）—，全局變量和靜态變量的存儲是放在一塊的，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。   -   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。  

  二、例子程式    

  這是一個前輩寫的，非常詳細    

  //main.cpp    

  int   a   =   0;   全局初始化區    

  char   *p1;   全局未初始化區    

  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；   全局（靜态）初始化區    

  p1   =   (char   *)malloc(10);    

  p2   =   (char   *)malloc(20);    

  配置設定得來得10和20位元組的區域就在堆區。    

  strcpy(p1,   "123456");   123456/0放在常量區，編譯器可能會将它與p3所指向的"123456"  

  優化成一個地方。    

  }    

  三、堆和棧的理論知識    

  2.1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    

  如p1   =   (char   *)malloc(10);    

  在c++中用new運算符    

  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：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，另外，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。  

  另外，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。    

  2.3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。是以，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。    

  2.4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，也不是在棧是  

  直接在程序的位址空間中保留一塊記憶體，雖然用起來最不友善。但是速度快，也最靈活。  

  2.5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地  

  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。堆中的具體内容由程式員安排。    

  2.6存取效率的比較

  char   s1[]   =   "aaaaaaaaaaaaaaa";    

  char   *s2   =   "bbbbbbbbbbbbbbbbb";    

  aaaaaaaaaaa是在運作時刻指派的；    

  而bbbbbbbbbbb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。    

  比如：    

  #include    

  void   main()    

  char   a   =   1;    

  char   c[]   =   "1234567890";    

  char   *p   ="1234567890";    

  a   =   c[1];    

  a   =   p[1];    

  return;    

  對應的彙編代碼    

  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元串中的元素讀到寄存器cl中，而第二種則要先把指針值讀到  

  edx中，再根據edx讀取字元，顯然慢了。    

  2.7小結：    

  堆和棧的差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，隻管點菜（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肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由  

  度大。   (經典！)