堆内存与栈内存

堆内存（Heap Memory）和栈内存（Stack Memory）是计算机内存管理中的两个重要概念，在编程语言尤其是像 JavaScript 等高级语言的运行机制中起着关键作用。

一、基本概念

1. 栈内存：

   • 通常是一种后进先出（Last In First Out，LIFO）的数据结构，由操作系统自动分配和释放内存空间。
   • 它主要用于存储函数调用时的局部变量、函数参数、返回地址等信息。在函数执行期间，这些数据被压入栈中，当函数执行完毕，对应的栈帧（包含该函数相关的局部变量等信息的一个逻辑单元）就会被弹出栈，其占用的内存空间自动回收。
   • 具有相对固定的大小，不同操作系统或编程语言实现对栈内存大小有一定限制，如果栈空间使用过度（例如递归函数没有正确的终止条件，导致栈帧无限堆叠），就会引发栈溢出（Stack Overflow）错误。

2. 堆内存：

   • 是一块相对较大且管理更为灵活的内存区域，用于存储动态分配的数据，通常由程序员手动申请（在一些语言中有自动垃圾回收机制辅助），并在不再需要时手动释放（在有垃圾回收的语言中由垃圾回收器自动回收）。
   • 主要存放对象实例、数组等复杂数据结构（在 JavaScript 等语言中，基本数据类型之外的数据都存放在堆内存）。这些数据的大小不固定，生命周期也往往不与某个函数的执行周期直接关联，可能在程序运行的较长时间段内持续存在，直到被明确回收或垃圾回收机制判定为不再使用。

二、数据存储特点

1. 栈内存：

   • 存储的数据大小通常是固定的，因为局部变量等在编译时其类型和大致所需空间就已确定。例如一个整数类型的局部变量在特定系统下占用固定的字节数（如 32 位系统中通常占 4 个字节）。
   • 数据的存取速度相对较快，由于其简单的结构和固定的内存布局，CPU 能高效地通过栈指针的移动来压入和弹出数据。

2. 堆内存：

   • 存储的数据结构复杂多样，大小不固定，比如一个动态增长的数组，随着元素的不断添加，它在堆内存中占用的空间会持续变大。
   • 分配和回收内存的过程相对复杂，涉及到内存碎片化的管理等问题。当频繁地创建和销毁对象时，如果没有合理的垃圾回收策略，可能导致内存碎片化，降低内存利用率，影响程序性能。但优点是可以灵活地按需分配较大空间，以满足复杂数据存储需求。

三、示例

基本数据类型与引用数据类型：

1. JavaScript 的基本数据类型（如 Number、String、Boolean、Undefined、Null）的值通常直接存储在栈内存中，按值访问，操作简单快速。例如：

   let num = 5;
   let str = "Hello";

   这里的 5 和 "Hello" 分别在栈内存中有对应的存储位置，对 num 和 str 的赋值、修改等操作直接作用于栈内存中的值。

2. 引用数据类型（如 Object、Array、Function 等），变量在栈内存中只存储一个指向堆内存中实际对象的引用（指针）。例如：

   let obj = { name: "John", age: 30 };
   let arr = [1, 2, 3];

   obj 在栈内存中有一个地址值，指向堆内存中存储 { name: "John", age: 30 } 这个对象的实际位置，同样 arr 的栈内存值指向堆内存中的数组数据。当访问或修改对象、数组的属性时，需要通过引用找到堆内存中的对应位置进行操作。