C++内存管理

1. 栈(Stack)： 
        位于函数内的局部变量（包括函数实参），由编译器负责分配释放，函数结束，栈变量失效。
2. 堆(Heap)： 
       由new申请的内存，由delete负责释放。
3. 自由存储区(Free Storage)： 
　　由程序员用malloc()/calloc()/realloc()（C语言的库函数，C语言没有类的概念，没有new运算符，new ≈ malloc()+构造函数）分配空间，由free()释放。如果程序员忘记free()了，则会造成内存泄漏，程序结束时可能会有操作系统回收，也许就一直占用着直至关机。

4. 全局区/静态区(Global Static Area)： 
         全局变量和静态变量存放区，程序一经编译好，该区域便存在。在C++中，由于编译器会给全局变量和静态变量自动初始化赋值，所以没有区分初始化和未初始化变量。由于全局变量一直占据内存空间且不易维护，推荐少用。程序结束时释放。
5. 常量存储区：

 这是一块比较特殊的存储区，专门存储不能修改的常量（如果采用非正常手段更改，当然也是可以的）。

 

堆与栈的区别：

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delete()，容易产生memory leak。

空间大小：
一般来讲在 32 位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定的空间大小的，例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M（好像是，记不清楚了）。当然，我们可以修改：打开工程，依次操作菜单如下：Project->Setting->Link，在 Category 中选中 Output，然后在 Reserve 中设定堆栈的最大值和 commit。注意：reserve 最小值为 4Byte；commit 是保留在虚拟内存的页文件里面，它设置的较大会使栈开辟较大的值，可能增加内存的开销和启动时间。

碎片问题：
对于堆来讲，频繁的 new/delete 势必会造成内存空间的物理不连续，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。

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。

分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有2种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由 malloc 函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。

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。