堆内存和栈内存

1.堆内存和栈内存

堆内存是区别于栈区、全局数据区和代码区的另一个内存区域。堆允许程序在运行时动态地申请某个大小的内存

    在学习C程序设计语言时，会遇到两个很相似的术语：堆内存和栈内存。这两个术语虽然只有一字之差，但是所表达的意义差别还是很大的，堆内存和栈内存的区别可以用如下的比喻来看出：使用堆内存就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。使用栈内存就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。操作系统中所说的堆内存和栈内存，在操作上有上述的特点，这里的堆内存实际上指的就是（满足堆内存性质的）优先队列的一种数据结构，第1个元素有最高的优先权；栈内存实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。

2.使用堆内存会遇到的问题

在标准C语言上，使用malloc等内存分配函数获取内存即是从堆中分配内存，而在一个函数体中例如定义一个数组之类的操作是从栈中分配内存。从堆中分配的内存需要程序员手动释放，如果不释放，而系统内存管理器又不自动回收这些堆内存的话，那就一直被占用。如果一直申请堆内存，而不释放，内存会越来越少，很明显的结果是系统变慢或者申请不到新的堆内存。而过度的申请堆内存（可以试试在函数中申请一个1G的数组！），会导致堆被压爆，结果是灾难性的。

3堆内存申请，释放原理：

    我们掌握堆内存的权柄就是返回的指针，一旦丢掉了指针，便无法在我们视野内释放它。这便是内存泄露。而如果在函数中申请一个数组，在函数体外调用使用这块堆内存，结果将无法预测。我们还知道在c/c++ 中定义的数组大小必需要事先定义好，他们通常是分配在静态内存空间或者是在栈内存空间内的，但是在实际工作中，我们有时候却需要动态的为数组分配大小，这时就要用到堆内存分配的概念。在堆内存分配时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。堆内存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。堆内存的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆内存获得的空间比较灵活，也比较大。堆内存是由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，它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。