对操作

请讲述heap与stack的差别。

在进行C/C++编程时，需要程序员对内存的了解比较精准。经常需要操作的内存可分为
以下几个类别。
●　栈区（stack）：由编译器自动分配和释放，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。
●　堆区（heap）：一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序节束时可能由操
作系统回收。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。
●　全局区（静态区）（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。程序节束后由系统释放。
●　文字常量区：常量字符串就是放在这里的。程序节束后由系统释放。
●　程序代码区：存放函数体的二进制代码。
以下是一段实际说明的程序代码：

堆和栈的理论知识如下。
1．申请方式
栈：由系统自动分配。例如，声明在函数中的一个局部变量int b，系统自动在栈中为b
开辟空间。
堆：需要程序员自己申请，并指明大小，在C中用malloc函数。
如：

在C++中用new运算符，如：

但是注意p1、p2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：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。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语句才能正确地释放本内存空间。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，系统会自动地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
2MB（也有的说是1MB，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，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存储
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。但程序员无法控制。
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。不是在堆，也不是在栈，
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，但是速度最快，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。
当本次函数调用节束后，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。堆中的具体内容由程序员安排。
6．存取效率的比较

aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的，而bbbbbbbbbbb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：

对应的汇编代码如下：

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edx指中，
再根据edx读取字符，显然慢了。
7．小节
堆和栈的区别可以用如下的比喻来描述。
使用栈就像我们去饭馆里吃饭，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。好处是快捷，但是自由度
小。使用堆就像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。
数据结构方面的堆和栈，这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是（满足堆性质
的）优先队列的一种数据结构，第一个元素有最高的优先权；栈实际上就是满足先进后出的
性质的数学或数据结构。虽然“堆栈”的说法是连起来叫，但是它们还是有很大区别的。
答案：
heap是堆，stack是栈。
stack的空间由操作系统自动分配／释放，heap上的空间手动分配／释放。
stack空间有限，heap是很大的自由存储区。
C中的malloc函数分配的内存空间即在堆上，C++中对应的是new操作符。
程序在编译期对变量和函数分配内存都在栈上进行，且程序运行过程中函数调用时参数
的传递也在栈上进行。

 

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全部变量放在（　　）；函数内部变量static int ncount放在（　　）；函数内部
变量char *p="AAA"，p的位置在（　　）；指向空间的位置（　　）；函数内变量char
*p=new char;，p的位置（　　）；指向空间的位置（　　）。［中国某著名综合软件公司
2005年面试题］
A．数据段
B．代码段
C．堆栈
D．堆
E．不一定，看情况
解析：堆栈是一种简单的数据结构，是一种只允许在其一端进行插入或删除的线性表。
允许插入或删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。对堆栈的插入和删除操作称为入栈
和出栈。有一组CPU指令可以实现对进程的内存实现堆栈访问。其中，POP指令实现出栈操
作，PUSH指令实现入栈操作。CPU的ESP寄存器存放当前线程的栈顶指针，EBP寄存器中保
存当前线程的栈底指针。CPU的EIP寄存器存放下一个CPU指令存放的内存地址。当CPU执行
完当前的指令后，从EIP寄存器中读取下一条指令的内存地址，然后继续执行。
答案：A，A，C，A，C，D。