[转帖]什么叫“堆”，“堆”跟“栈”有什么区别？

rashige

<>一、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，呵呵。
8 p  ~7 |! h+ b6 m+ X: H" e3、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。 - 程序结束后有系统释放
- j/ x  [* K4 `) s0 r* F- B4、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。</P>
<>二、例子程序
这是一个前辈写的，非常详细
//main.cpp
' V2 I1 G2 @4 T( P' |int a = 0;    全局初始化区
) N, w8 I8 \- t1 I" kchar *p1;     全局未初始化区
% v5 l, _% x8 G# U0 [main()
{
int b;              栈
char s[] = "abc";   栈
) z$ F( f9 U" s& Y# }* dchar *p2;            栈
char *p3 = "123456";     123456\0在常量区，p3在栈上。
6 [  o+ N7 b) [, G2 H% v" a2 jstatic int c =0；       全局（静态）初始化区
! c, n- A9 ]6 W2 M+ x$ b& W1 C  j% pp1 = (char *)malloc(10);
) R% X& a8 S! d; \9 I- d) R: N" D; Kp2 = (char *)malloc(20);
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
" `+ [8 {6 g% v) gstrcpy(p1, "123456");  123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
% ]' c, g/ W  x0 b7 a}
</P>
  s, {/ y4 ~1 V$ L, z0 I9 _<>二、堆和栈的理论知识
2.1申请方式
  stack:
     由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间            
   heap:
5 Z& I# x9 O; z1 s" `     需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
       如p1 = (char *)malloc(10);
3 S7 g3 [, K  e" W     在C++中用new运算符
       如p2 = (char *)malloc(10);
' n: O/ y# p; E) g7 a      但是注意p1、p2本身是在栈中的。
+ |8 l4 X& K5 ?4 A$ w</P>
<>2.2
+ @+ J: z. O/ t" m; t* \申请后系统的响应
* C* V" k" T- c' C- G   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。
2 K4 Y/ b6 b5 G7 h   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，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</P>
1 q; V5 n$ F" s; j
, @$ W1 i, u* A7 t<>2.3申请大小的限制
; c" p7 a, J5 \4 J   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。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。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。
/ c" {6 N( M' ]' I</P>
<>2.4申请效率的比较：
/ I& \4 d" n' i7 h   栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
, V$ b0 M% p9 u1 _' ?; }   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，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。</P>
<>2.5堆和栈中的存储内容
! @3 F5 n- u5 ~   栈： 在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（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。
7 n5 A5 b) z5 F' T4 U7 o* u; H   堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。</P>
3 B: H, l4 L: z; g) @! j
<>2.6存取效率的比较</P>
<>char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
2 }5 m; {. W6 j+ N( V# q" ychar *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
7 R6 N2 B7 V, T8 E; }% z  i0 W+ E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。
! [( v9 Q. P" M, ~6 _3 ], a- }& L9 k比如：
#include &lt;stdio.h&gt;
% P4 h3 K. B- J8 f" o& Yvoid main()
{
/ b5 }# ?9 L& f; z4 H' H4 F6 e5 J0 tchar a = 1;
char c[] = "1234567890";
/ b# j: G) ~/ ^. Y1 e0 ~" h5 Uchar *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
+ k3 u6 M/ Z' S$ D0 z对应的汇编代码
10:   a = c[1];
+ I% }6 e. k) z00401067 8A 4D F1 mov       cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov         byte ptr [ebp-4],cl
11:   a = p[1];
1 d# t6 B  S& ?1 _0040106D 8B 55 EC mov         edx,dword ptr [ebp-14h]
6 t  a; w  [) [00401070 8A 42 01 mov       al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov         byte ptr [ebp-4],al
, A6 e! {: `5 j9 U& w7 o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，在根据edx读取字符，显然慢了</P>
! o4 A9 T4 j3 \0 B
% c9 D5 O7 @% q<>2.7小结：
   堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
* E7 l. ~, [% m* `. k4 ~* X   使用栈就象我们去饭馆里吃饭，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，他的好处是快捷，但是自由度小。
" k$ G6 G, S9 X3 x5 l* d7 P    使用堆就象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。</P>

ilikenba

<>学习，</P><>其实简单的说直接用类型名申请的变量都是放在了栈中，但是有时这并不能满足您的需要，可以用malloc或new在堆中申请空间，但要注意的是栈中的空间系统会自动收回，而对中的则需要用delete回收！</P>