[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
! _. C' J. O/ A5 U6 t! R) j1、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。
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
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。</P>
; @6 V- x' b$ b<>二、例子程序
这是一个前辈写的，非常详细
0 ]+ U  ~: e' u, A7 k5 J2 m//main.cpp
int a = 0;    全局初始化区
char *p1;     全局未初始化区
main()
4 x: i# j: B, \+ F: z{
int b;              栈
7 S% x% d- F' ?) Z' y( z9 C* Dchar s[] = "abc";   栈
char *p2;            栈
char *p3 = "123456";     123456\0在常量区，p3在栈上。
static int c =0；       全局（静态）初始化区
( z: |4 I$ X& @7 |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。
}
</P>
<>二、堆和栈的理论知识
* {- \7 u- V( ]7 e, r; p2.1申请方式
2 U: P; Q( b+ e  stack:
4 T5 P# F) s9 j: m! h/ o% Q3 g( I     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            
. _0 Q% B7 A  [+ I   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
: L, ~/ W2 P; v0 d! H6 Z1 E* ?       如p2 = (char *)malloc(10);
      但是注意p1、p2本身是在栈中的。
0 h; K# T/ s6 l# u</P>
<>2.2
( U" ?/ D/ T/ r$ o" p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。
   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>

<>2.3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。因此，能从栈获得的空间较小。
% k) N3 N! t( r$ C3 ~5 m- k) ?6 }   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。
  V5 v5 o: @6 F7 k9 V9 Z9 X) v+ r</P>
<>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。
1 ~) l% F! y/ ]$ Z   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.
' M. y* v  b7 [. h; W   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
6 y4 E% l$ `1 P   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。
: i& s9 c* J+ k. X) Q   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>
: F  L: g7 U. }% Z  N
* U9 ~$ c" P5 @9 v" A1 a) E: Q0 a8 ?<>2.6存取效率的比较</P>
<>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；
4 N  L( v7 T) j5 V; a9 q6 f2 ^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：
) u. t$ ]2 e8 E7 y#include &lt;stdio.h&gt;
void main()
; @0 _4 K$ l" T6 u  K{
) E0 |* l+ f% d  ichar a = 1;
, D2 R+ _1 X3 i2 |' R5 zchar c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
% V  G3 V! H2 e1 Na = p[1];
3 |; R9 K- a; E8 m) \" d- S! ~return;
( p( L& Y( l7 x: i3 E# v( @* {& w}
, d9 n* K" @% K& V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];
6 a& Y& @- ^# l0040106D 8B 55 EC mov         edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov       al,byte ptr [edx+1]
00401073 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：
8 i7 G& Y, b7 N( U7 I$ ~% V% r2 M   堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
; ^$ W0 B# D& ?- B   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。
9 Y! M: l2 v, q, h    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>