栈和堆的区分

栈和堆的区别

一、    程序所占内存分类

版本一 转于大家论坛

C/C++编译的程序占用的内存分类：
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（属于后进先出的方式）。

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。

3、全局、静态存储区（global、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。

 

程序区

静态存储区

动态存储（stack）

版本二参考《C语言程序设计》（中国矿大出版社）

在C语言程序运行时，其代码和变量放在内存和寄存器中，由于存储器的个数很少，所以内存是C程序重要存储区。C程序所占用的内存可分为如图所示的三个部分。

程序区：存放的是可执行程序的机器指令；

静态存储区：存放的是需要占用固定存储单元的数据，如全局变量；

动态存储区：存放的数据是动态分配和释放的，包括函数的形式参数、自动变量（前面有关键字auto）以及函数调用时的现场保护盒返回的地址等。

 

局部变量定义是可以使用auto, static, register, extern

自动变量int a, b; 等价于 int auto a, b;

静态局部变量：当多次调用一个函数且要求在调用之间保留某些变量的值时，可采用静态局部变量。其生存期为整个程序，但只有在定义该变量的函数内使用。退出该函数后，尽管该变量还继续存在，但不能使用它。

寄存器变量存放于CPU的寄存器中，由于在使用寄存器变量时不需要访问内存而直接从寄存器中读写，因而常将经常重复使用的变量存放在寄存器中，以加快程序的运行速度。但是，只有自动局部变量和形参可以作为寄存器变量。

 

二、例

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。 
} 

三、堆和栈的理论知识 
2.1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、calloc函数；c++中new函数 
如p1 = (char *)malloc(10); p1 = (char *)calloc(10,5); 

但是注意p1、p2本身是在栈中的。 

2.2 
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（或free）语句才能正确的释放本内存空间。此外，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。 

 

2.3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。 

 

2.4申请效率： 
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。 

 

2.5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。