c/c++之堆和栈的比较

参考自 http://blog.csdn.net/newman0708/article/details/4401983

1. 申请方式
栈：由系统自动分配。 例如，在函数中声明一个局部变量 int b; 系统会自动在栈中为b开辟空间。
堆：需要程序员自己申请，并指明大小，在C中malloc函数，C++中是new运算符。
如p1 = (char *)malloc(10); p1 = new char[10];
如p2 = (char *)malloc(20); p2 = new char[20];
注意：p1、p2指向的空间是堆，但是它们本身是在栈中的。
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：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。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。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，它不是在堆，也不是栈，而是直接在进程的地址空间中保留一块内存。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。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[] = "a";
　　char *s2 = "b";
　　s1是在运行时赋值的；而s2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。 比如：

int　main()
{
　　char a = 1;
　　char c[] = "1234567890";
　　char *p ="1234567890";
　　a = c[1];
　　a = p[1];
　　return 0;
}

对应的汇编代码
a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl

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

第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，再根据edx读取字符，显然慢了。