分类： C/C++
2015-03-28 22:13:29
预备知识：
一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，
分配方式倒是类似于链表，呵呵。
3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始
化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放
4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。
二、例子程序
这是一个前辈写的，非常详细
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化区
char *p1; 全局未初始化区
main()
{
int b; 栈
char s[] = "abc"; 栈
char *p2; 栈
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区，p3在栈上。
static int c =0； 全局（静态）初始化区
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}
程序经过编译连接生成执行程序后，堆和栈的起始地址就已经确定了（具体说，是通过“连接程序”），在一个具有反向增长的栈的CPU上，数据空间可表示如下：
低 ->｜－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
｜ 全局量（所有已初始化量 .data， ｜
｜ 未初始化量 .bss ） ｜
堆起始->｜－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
｜ 堆向高地址增长 ｜
｜ ｜
｜ ｜
｜ 自由空间 ｜
｜ ｜
｜ ｜
｜ 栈向低地址增长 ｜
高 栈起始->｜－－－－－－－－－－－－－－－－－｜
堆和栈的区别一：
1、申请方式
stack:
由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间
heap:
需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new运算符
如p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
2 、申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，
会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另
外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间
。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
3、申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先
规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时
，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链
表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
4、申请效率的比较：
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存，
虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。
5、堆和栈中的存储内容
栈： 在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参
数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。
当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由
该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。
6、存取效率的比较
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快，因为指针在底层汇编中需要用edx寄存器中转一下，而数
组在栈上直接读取。
堆和栈的区别二：
1、管理方式不同；
管理方式：对于栈来讲，是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生memory
leak。
2、空间大小不同；
3、能否产生碎片不同；
碎片问题：对于堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲
，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出，在他
弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出，详细的可以参考数据结构，这里我们就不再一一讨论了。
4、生长方向不同；
生长方向：对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向；对于栈来讲，它的生长方向是向下的，是向着
内存地址减小的方向增长。
5、分配方式不同；
6、分配效率不同；
分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专
门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。堆则是C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会
按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可
能是由于内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，这样就有机会分到足够大小的内存，然后进行返回
。显然，堆的效率比栈要低得多。
从这里我们可以看到，堆和栈相比，由于大量new/delete的使用，容易造成大量的内存碎片；由于没有专门的系统支持，效率很
低；由于可能引发用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的，就算是函数的调用也
利用栈去完成，函数调用过程中的参数，返回地址，EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以，我们推荐大家尽量用栈，而不是用
堆。
虽然栈有如此众多的好处，但是由于和堆相比不是那么灵活，有时候分配大量的内存空间，还是用堆好一些。
对了，还有一件事，如果有人把堆栈合起来说，那它的意思是栈，可不是堆，呵呵，清楚了？
引用一网上的解释：
栈是由cpu实现的一种数据结构，其特点是后进先出。用于程序局部变量、程序返回地址。调用子程序、声明局部变量时，实际上就是在告诉编译程序使用“栈”这种数据结构。程序链接(link.exe)时，必须告诉链接程序为进程保留多大的栈空间。进程被加载时，操作系统就为该进程分配或者说保留这么大的内存空间作为栈来使用。
代码空间、栈空间、全局变量空间都是保留的，没有这些空间进程会加载失败。这个时候操作系统会提示系统内存太少无法加载进程。
堆空间相对代码空间、栈空间、全局变量空间，它是没娘的孩子。因为系统除去这些保留的空间，剩下的都是自由空间，它的头上插了根草标，表示这些空间没有使用，谁都可以自由的使用。
堆空间唯一有用的时候，就是你的程序在执行malloc、realloc、new等操作时，堆空间就像站街女等待你的挑选。不过，操作系统的眼光好一点，它会通过malloc等函数帮你选好合适的站街女，选好的站街女就是这几个函数的返回值。
站街女用完了之后，就用free、delete等操作撵走。
- 再通俗一点来说，栈是已经预先保留的内存空间，必须按照后进先出的方法使用。
- 而堆是，进程加载之后，系统多余的空间。
如果程序加载时，操作系统提示内存不够导致加载失败，则必须去电脑城买一条更大的内存。
如果程序运行过程中，提示栈溢出，则必须告诉程序员，重新链接程序。链接程序时指定大一点的栈空间。
如果程序运行过程中，提示内存不够，这意味着堆空间不够。也必须去电脑城买一条更大的内存。
如果不想买内存，或许可以这样：关闭一些已经运行的程序。比如防火墙、杀毒软件等，游戏、realplay、winamp就别关了。电脑不娱乐，还有什么用呀^_^。
补充一点：之所以要告诉链接程序需要保留多大的栈空间，是因为，无论是编译程序还是链接程序，都不知道程序运行需要多少栈空间，其实连程序员自己也不知道，只不过是根据经验指定。不过实际写程序时，好像大家并没有做这个操作，是因为开发平台有一个默认值已经设置好了。
而代码空间和全局变量空间不一样，程序编译好了就知道需要多大的代码空间和全局变量空间。所以链接程序可以自己决定。
--http://www.cnblogs.com/Fancyboy2004/archive/2009/02/17/1392603.html
论坛上的，个人觉得比较精辟：
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栈(Stack)和堆(Heap)是两个不同层次上的概念。
栈应该是在CPU一级的概念，即栈对CPU是可见的，每一个基本的调度单位(进程或线程)都有自己独立的栈，供上下文切换和局部变量内存空间分配使用。
堆是一个应用层的概念，即堆对CPU是不可见的，它的实现方式有多种，可以由OS实现，也可以由运行库实现,如果你愿意，你也可以在一个栈中来实现一个堆：）。
有的OS的实现了比较简单的堆的调用接口，
C运行库中的堆则实现了比较复杂的堆的功能来支持动态内存的分配与释放。当然运行库中的堆是使用了OS中的内存访问的系统调用来实现的。
堆栈这个概念很容易混淆，大部分情况下指的是一个栈(Stack)
静态或者全局（都是全局量）如果初始化在data，未初始化bss。
堆和栈一般在一起，不过是位置方向不一样，堆从下面长，栈从上面往下掉。
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