[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
. ]0 `" a" E: W6 j一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
, T" W5 _) [6 a* p) {2 c1 U) g1、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。
1 k3 l) i: j2 p. B- x6 h2、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。
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。 - 程序结束后有系统释放
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
* ?2 D' [2 e! _/ z# {5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。</P>
4 c4 A% c, x2 N4 y4 l+ ^6 ^; A<>二、例子程序
这是一个前辈写的，非常详细
//main.cpp
. `6 y6 C8 q8 ]3 F# \7 y/ v7 o# y; wint a = 0;    全局初始化区
7 a3 {# k- j1 j9 w. m1 Z/ Vchar *p1;     全局未初始化区
main()
{
9 d+ Q- v/ Z4 g; I" t" O# r$ U7 eint b;              栈
# x2 c- v, b: ^: z7 Y3 Dchar s[] = "abc";   栈
1 {2 `$ {4 C9 y# t. n  j+ bchar *p2;            栈
% e+ C0 Q2 ^+ ^  ochar *p3 = "123456";     123456\0在常量区，p3在栈上。
static int c =0；       全局（静态）初始化区
) Y7 f- O6 d3 h0 Qp1 = (char *)malloc(10);
% ?2 g6 ^' Q* R% N  K" W* Hp2 = (char *)malloc(20);
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
5 u  l( |  d. Q( R. @# }1 ?strcpy(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。
}
4 H4 ], k7 b: h</P>
<>二、堆和栈的理论知识
2.1申请方式
$ L5 s+ ^  o$ [& ~1 r, H- {  stack:
3 d; a0 r0 }( g     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:
     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);
     在C++中用new运算符
/ b2 ^; c; Q/ z       如p2 = (char *)malloc(10);
      但是注意p1、p2本身是在栈中的。
</P>
<>2.2
申请后系统的响应
2 G! V0 m) l, t/ K   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：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，
2 `5 E, v3 b- X% P& v, J! n+ L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>
! f1 ~$ v5 N: g
) o+ ]) L% T: i" \3 {1 {<>2.3申请大小的限制
" x$ m( ]; C5 _7 H   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。
</P>
2 E- ?% H, Z2 U0 ]<>2.4申请效率的比较：
   栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
7 _( e- O7 B5 {. t   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.
' F$ V0 _7 K& _0 ?$ S3 @   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
   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。
6 U: T, h9 v( K1 [, N1 X. Y# K   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。堆中的具体内容有程序员安排。</P>
: g8 m8 @  u( ^. b: p1 x, n
! z( C# M9 w  K( W<>2.6存取效率的比较</P>
% }- Y! z" r7 J- n1 A% b, _  D<>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。
0 |0 B- K3 A% l4 i4 o比如：
#include &lt;stdio.h&gt;
void main()
{
' R' x, B: h; Q8 c4 T& echar a = 1;
, {, A- u$ e9 D3 y8 Ichar c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
! b8 L) s! b) R  v3 L& B& Qa = p[1];
return;
}
! H- g3 b7 {' n2 L0 F+ L对应的汇编代码
! p: d' P$ c$ F2 M' ]$ d$ S  o' U10:   a = c[1];
: o3 f4 q4 }# A9 p+ Z00401067 8A 4D F1 mov       cl,byte ptr [ebp-0Fh]
4 Q" p9 C' D3 h0040106A 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]
) k9 v: r2 D4 e" z8 P00401073 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，在根据edx读取字符，显然慢了</P>

. Q" R# A3 j5 d- Y8 V/ j<>2.7小结：
) L7 y9 [& A! X# n! n: S   堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
   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。
    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>