堆和栈

一、堆和栈的概念区别

堆： 是大家共有的空间，分全局堆和局部堆。全局堆就是所有没有分配的空间，局部堆就是用户分配的空间。堆在操作系统对进程 初始化的时候分配，运行过程中也可以向系统要额外的堆，但是记得用完了要还给操作系统，要不然就是内存泄漏。堆里面一般 放的是静态数据，比如static的数据和字符串常量等，资源加载后一般也放在堆里面。一个进程的所有线程共有这些堆 ，所以对堆的操作要考虑同步和互斥的问题。程序里面编译后的数据段都是堆的一部分。

栈： 是个线程独有的，保存其运行状态和局部自动变量的。栈在线程开始的时候初始化，每个线程的栈互相独立，因此 ，栈是　thread safe的。每个c++对象的数据成员也存在在栈中，每个函数都有自己的栈，栈被用来在函数之间传递参数。操作系统在切换线程的时候会自动的切换栈，就是 切换ss/esp寄存器。栈空间不需要在高级语言里面显式的分配 和释放。

预备知识—程序的内存分配

一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分：

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。

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。程序结束后由系统释放。

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。

先附一张图，这里只说堆和栈

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栈区（stack）由编译器自动分配释放，存放方法（函数）的参数值，局部变量的值等

堆区（heap）一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，则内存溢出

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；对于堆来讲，释放工作有程序员控制，容易产生memory Leak。

申请大小：

• 栈：在Windows下，栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域。这句话的意思是栈顶上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1M，总之是编译器确定的一个常数），如果申请的空间超过了栈的剩余空间时候，就overflow。因此，能获得栈的空间较小。

• 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。

碎片的问题：

• 对于堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，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，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存快从栈中弹出。

分配方式：

• 堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有两种分配方式：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。动态分配是有alloc函数进行分配的，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配由编译器进行释放，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，计算机会在底层堆栈提供支持，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，他的机制是很复杂的。