在数据结构中，栈是一种可以实现“先进后出”（或者称为“后进先出”）的存储结构。进栈的顺序和出栈的顺序是相反的。在实际编程中，可以通过两种方式来实现：使用数组的形式来实现栈，这种栈也称为静态栈；使用链表的形式来实现栈，这种栈也称为动态栈。
相对于栈的“先进后出”特性，堆则是一种经过排序的树形数据结构，常用来实现优先队列等。假设有一个集合 K={k0，k1，…，kn-1}，把它的所有元素按完全二叉树的顺序存放在一个数组中，并且满足：
则称这个集合 K 为最小堆（或者最大堆）。
由此可见，堆是一种特殊的完全二叉树。其中，节点是从左到右填满的，并且最后一层的树叶都在最左边（即如果一个节点没有左儿子，那么它一定没有右儿子）；每个节点的值都小于（或者都大于）其子节点的值。
堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构，只能在一端（称为栈顶（top））对数据项进行插入和删除。
堆：队列优先，先进先出（FIFO—firstinfirstout）。栈：先进后出（FILO—First-In/Last-Out）。
1、内存分配中的堆和栈
在 C 语言中，内存分配方式有如下三种形式：
1）从静态存储区域分配：它是由编译器自动分配和释放的，即内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在，直到整个程序运行结束时才被释放，如全局变量与 static 变量。
2）在栈上分配：它也是由编译器自动分配和释放的，即在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元将被自动释放。需要注意的是，栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，它的运行效率一般很高，但是分配的内存容量有限。
3）从堆上分配：也被称为动态内存分配，它是由程序员手动完成申请和释放的。即程序在运行的时候由程序员使用内存分配函数（如 malloc 函数，new）来申请任意多少的内存，使用完之后再由程序员自己负责使用内存释放函数（如 free 函数，delete）来释放内存。也就是说，动态内存的整个生存期是由程序员自己决定的，使用非常灵活。需要注意的是，如果在堆上分配了内存空间，就必须及时释放它，否则将会导致运行的程序出现内存泄漏等错误。
内存中的栈区主要用于分配局部变量空间，处于相对较高的地址，其栈地址是向下增长的，即是最后入栈的地址最小；而堆区则主要用于分配程序员申请的内存空间，堆地址是向上增长的，即是最后的地址最大。
栈使用的是一级缓存，他们通常都是被调用时处于存储空间中，调用完毕立即释放。堆则是存放在二级缓存中，生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定（并不是一旦成为孤儿对象就能被回收）。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。
1.1 内存分配中堆和栈的区别
1.1.1 分配与释放方式
栈内存是由编译器自动分配与释放的，它有两种分配方式：静态分配和动态分配。
静态分配是由编译器自动完成的，如局部变量的分配（即在一个函数中声明一个 int 类型的变量i时，编译器就会自动开辟一块内存以存放变量 i）。与此同时，其生存周期也只在函数的运行过程中，在运行后就释放，并不可以再次访问。
动态分配由 alloca 函数进行分配，但是栈的动态分配与堆是不同的：它的动态分配是由编译器进行释放，无需任何手工实现。值得注意的是，虽然用 alloca 函数可以实现栈内存的动态分配， 但alloca 函数的可移植性很差。
堆内存则不相同，它完全是由程序员手动申请与释放的，程序在运行的时候由程序员使用内存分配函数（如 malloc 函数）来申请任意多少的内存，使用完再由程序员自己负责使用内存释放函数。
堆上的数据比栈上的危险，很容易造成内存泄漏的问题，对程序而言是致命的。
1.1.2 分配的碎片问题
对堆来说，频繁分配和释放（malloc / free）不同大小的堆空间势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量碎片，导致程序效率降低；而对栈来讲，则不会存在这个问题。
1.1.3 分配的效率
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执行指令，这就决定了栈的效率比较高。一般而言，只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统就将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
而堆则不同，它是由 C/C++ 函数库提供的，它的机制也相当复杂。为了分配一块堆内存，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节点，然后将该节点从空闲节点链表中删除，并将该节点的空间分配给程序。而对于大多数系统，会在这块内存空间的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的 delete 语句才能正确释放本内存空间。另外，由于找到的堆节点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动将多余的那部分重新放入空闲链表中。很显然，堆的分配效率比栈要低得多。
1.1.4 申请的大小限制
由于操作系统是用链表来存储空闲内存地址（内存区域不连续）的，同时链表的遍历方向是由低地址向高地址进行的。因此，堆内存的申请大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。
而栈则不同，它是一块连续的内存区域，其地址的增长方向是向下进行的，向内存地址减小的方向增长。由此可见，栈顶的地址和栈的最大容量一般都是由系统预先规定好的，如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将会提示溢出错误。由此可见，相对于堆，能够从栈中获得的空间相对较小。
1.1.5 存储的内容
对栈而言，一般用于存放函数的参数与局部变量等。在函数调用时，第一个进栈的是（主函数中的）调用处的下一条指令（即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 C 编译器中，参数是由右往左入栈的，最后是函数中的局部变量（注意 static 变量是不入栈的）。当本次函数调用结束后，遵循“先进后出”（或者称为“后进先出”）的规则，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始保存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。printf函数输出就是这个原理。
对堆而言，具体存储内容由程序员根据需要决定存储数据。
2、变量的存储位置和作用域
全局变量：从静态存储区域分配，其作用域是全局作用域，也就是整个程序的生命周期内都可以使用。与此同时，如果程序是由多个源文件构成的，那么全局变量只要在一个文件中定义，就可以在其他所有的文件中使用，但必须在其他文件中通过使用extern关键字来声明该全局变量。
全局静态变量：从静态存储区域分配，其生命周期也是与整个程序同在的，从程序开始到结束一直起作用。但是与全局变量不同的是，全局静态变量作用域只在定义它的一个源文件内，其他源文件不能使用。
局部变量：从栈上分配，其作用域只是在局部函数内，在定义该变量的函数内，只要出了该函数，该局部变量就不再起作用，该变量的生命周期也只是和该函数同在。
局部静态变量：从静态存储区域分配，其在第一次初始化后就一直存在直到程序结束，该变量的特点是其作用域只在定义它的函数内可见，出了该函数就不可见。
