堆和栈的区别

内存中的‘堆’和‘栈’

我们主要讲内存上的堆区和栈区，数据结构中的堆和栈不作分析

理解：

• 栈区：栈上分配的内存空间是连续的，主要用来存放函数内部的局部变量以及函数参数等，栈由操作系统自动分配，自动释放，生命周期很短，函数调用完，栈就会立马被释放，且栈中不宜存放大量数据，可能会出现栈溢出的问题。
• 堆区：一般由程序员手动分配空间手动释放，在C语言中用malloc，realloc，calloc函数来开辟动态内存空间，在Java中用new关键字来开辟，C语言中用free()手动释放空间后，要记得对指向该内存空间的指针置空，不然会出现野指针（上一篇博客有详解）的问题，若程序员不释放，事后可能会由操作系统回收（最好还是自己手动释放，以免引起不必要的问题），Java中有垃圾回收机制。
• 全局区（.data和.bss）：存放全局变量以及static修饰的静态变量，分为已初始化数据和未初始化数据，程序结束时就会被释放，全局变量和局部静态变量数据经常放在数据端（.data），未初始化的全局变量和静态变量一般放在叫（.bss）段里
• 只读常量区：常量字符串就是放在这里的，程序结束时被释放
• 代码区（.text）：存放程序源代码编译后的机器指令

图解：

区别：

空间大小的不同：

• 堆：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。
• 栈：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。当然，这个值可以修改。

系统响应的区别：

• 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：堆区的空间是不连续的，这是因为操作系统是用链表的形式存储空闲内存地址的，而且系统内有一个记录空闲内存地址的链表，所以在我们使用malloc等函数开辟内存空间时，操作系统会遍历该链表，找到第一个空间大于申请空间的堆节点（相当于一块空闲内存空间），将其从该链表中删除并分配给发送申请的程序，并且堆区的空间是要远大于栈区的。

存储内容的区别：

• 栈：存储函数调用时的参数，局部变量等。执行程序时，首先调用main函数，入栈的是主函数后的下一条将要执行的语句，然后是函数参数，一般来说参数是从右往左入栈的，然后是函数体内定义的局部变量，要注意函数内static修饰的变量是静态局部变量，是不会入栈的，函数调用完后，局部变量出栈，然后是参数，最后是函数后下一条可执行语句的地址，程序也直接跳转至该处，符合数据结构中栈的“先进后出”的规则，一次完整的函数调用就是栈帧。
• 堆：堆中具体存放的内容由程序员自己决定，我们需要使用较大内存空间时，往往会用到栈，对于大多数系统，会在这块的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语句就能够正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会将多余的那部分重新放入空闲链表中。

执行效率的不同：

• 栈：函数调用时，系统自动为其分配栈空间，但是不被程序员自由控制，可操作性不强，函数调用完后，栈空间自动释放，
  生命周期短，总结来说就一点，速度快！
• 堆：堆上开辟空间的大小由程序员自己决定，而且使用起来比较方便，但是！使用完后一定要记得手动释放空间！释放玩空间后一定要记得将指向该空间的指针置空！

内存碎片问题：

• 堆：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。
• 栈：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块从栈中间弹出，在他弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出，详细的可以参考数据结构。
• 所以通常情况下我们主张使用栈，而不是堆，但有时候需要大量的分配空间， 还是用堆好一些，具体情况具体对待

存储效率的不同（摘录自某大佬，了解了解就好）：
char s1[] = “aaaaaaaaaaaaaaa”;
char *s2 = “bbbbbbbbbbbbbbbbb”;
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：
#include
void main()
{
char a = 1;
char c[] = “1234567890”;
char *p =”1234567890”;
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
对应的汇编代码
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: 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。

小结

1. 栈空间由操作系统分配，速度快，生命周期短；堆空间由程序员手动开辟，速度慢，使用方便
2. 栈空间远小于堆空间
3. 栈内存放的是局部变量，函数参数，函数方法；堆内存放的内容由程序员自己决定
4. 栈区是连续的地址空间。而堆区是不连续的
5. 通常情况下推荐使用栈，需要大量分配空间时，推荐使用堆