栈与堆的比较

栈与堆的比较

内存布局：

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（Stack Overflow）。

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。另外，对于大
多数系统，首地址处会记录这块内存空间中本次分配的大小，这样，代码中的
delete语句才能正确的释放本内存空间。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，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

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。使用完后需要手动delete，否则造成内存泄漏。

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(栈溢出)。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。由此可见，堆获得的空间比堆的大小受限于计算机系统中有效
的虚拟内存较灵活，也比较大。

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。堆中的具体内容由程序员安
排。

总结

1. 管理方式不同：栈由编译器自动管理，堆由程序员控制。
2. 空间大小不同：栈由最大空间限制，堆一般没限制。
3. 分配方式：堆都是动态分配的，由程序员控制。栈有动态分配和静态分配，都由编译器完成。
4. 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。
5. 申请效率：栈由系统自动分配，速度较快，而堆一般速度比较慢。
6. 存储内容：栈在函数调用时，函数调用语句的下一条可执行语句的地址第一个进栈，然后函数的各个参数进栈，其中静态变量是不入栈的。而堆一般是在头部用一个字节存放堆的大小，堆中的具体内容是人为安排;
7. 碎片问题：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，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，在它上面的后进的栈内容已经被弹出。

参考

1. https://blog.youkuaiyun.com/weixin_56054625/article/details/136047382
2. https://www.php.cn/faq/416802.html