[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
& l- y* z3 Z( w! L7 Y3 Y一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
6 A+ T# z& a$ w) d7 M1、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。
0 v6 [+ X, q: {- n8 f2、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
1 [4 @2 S" J' c, c5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。</P>
" k& L! ]: S7 L4 e5 k: P<>二、例子程序
, \) @. l5 f- w这是一个前辈写的，非常详细
//main.cpp
int a = 0;    全局初始化区
5 V# j4 r3 U- B) ?3 _. I/ y" r- ^char *p1;     全局未初始化区
: L: c" {9 b5 Lmain()
' o1 ?+ n  H6 @{
int b;              栈
char s[] = "abc";   栈
# ]  N$ r) T) b% H$ B6 w* N7 jchar *p2;            栈
/ q9 w2 n1 I. }% g' H$ O3 Dchar *p3 = "123456";     123456\0在常量区，p3在栈上。
static int c =0；       全局（静态）初始化区
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
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。
}
% N) W+ a( ^  F6 w</P>
<>二、堆和栈的理论知识
( j2 h; \7 a2 I2 o4 \" l( m) }2.1申请方式
* d* q* U6 d* h! K3 ^  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            
8 |: B( p: e6 X" G, `% q   heap:
1 [: @: ~/ H- Q: ?: a, ]: D9 l: j     需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
! `9 R* n! R  T. T       如p1 = (char *)malloc(10);
( T; A7 F, k1 Z  K; P( J4 V     在C++中用new运算符
4 E$ u2 Z! C/ C1 K5 e       如p2 = (char *)malloc(10);
! A, Y  C. ?  r6 S/ P      但是注意p1、p2本身是在栈中的。
</P>
<>2.2
8 G; z! a. `; A. S& p+ p2 n. `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。
1 f- {/ x& T. [   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，
- B. h; P( L3 t5 |7 M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 H" R% U' p) U' |7 r
3 a1 L- U! A0 ]# X<>2.3申请大小的限制
7 G* X8 Q. N( _) I5 j# m* v. _   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。
1 ~7 e' z- e1 W3 I2 S( t</P>
$ t/ R9 w* E; s* U* Q! N<>2.4申请效率的比较：
% H9 x# {2 F0 _: L   栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
0 B2 w% J: d: v, o1 `   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.
9 B" ]. }! ^! K% e5 H   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>
8 U% x1 |) ?9 M1 b<>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。
0 }4 G. p3 {, ~3 U& j/ H5 q- l   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>

+ K3 }, `- w+ ?<>2.6存取效率的比较</P>
" g% B2 c' q& _9 a$ h<>char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
3 m- e1 K9 |6 B, mchar *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
) P7 Y# o" p" {3 {( Paaaaaaaaaaa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：
" J3 N9 H% |& D- A#include &lt;stdio.h&gt;
void main()
{
5 Y, K4 |- {+ p3 h( u$ N! f! [char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
; R4 w$ L& \# ]2 Pa = c[1];
$ `% T' F, T* Ta = p[1];
return;
) Z3 [  x* j7 s1 D}
2 P% x4 C. V3 {- ^0 C7 u! S. F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]
3 {$ _1 X+ [0 u) `  `! P4 d00401070 8A 42 01 mov       al,byte ptr [edx+1]
0 u& X. M- P' u" ~9 l% g7 w00401073 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>

<>2.7小结：
' S7 a, m4 H4 b   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。
: N4 Y0 }2 [: Q6 u    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>