堆是堆，栈是栈

身边的同学总在说“堆栈”“堆栈”的，一提起来就把“堆栈”放在一起，其实堆是堆，栈是栈，两者是有着区别的，我的学业不精，仅分析了以下的一些区别。

 

 

1. 申请方式
栈(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

 

堆(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
如p2 = new char[10];

但是注意p1、p2本身是在栈中的。

2.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 free/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。

 

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2MB（也有的说是1MB，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。

 

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。

 

堆是由 malloc/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。

 

5. 堆和栈中的存储内容
栈： 在函数调用时，(1) 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，(2) 然后是函数的各个参数，在大多数的 C/C++ 编译器中，参数是由右往左入栈的，(3) 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，(1) 局部变量先出栈，(2) 然后是参数，(3) 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。

 

6. 存取效率的比较
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。

 

比如：
#include
void main()
{
  char a = 1;
  char c[] = "1234567890";
  char *p ="1234567890";
  a = c[1];
  a = p[1];
}

 

 

对应的汇编代码
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1MOV CL, BYTEPTR [EBP-0FH]
0040106A 88 4D FC MOVBYTEPTR [EBP-4],CL
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC MOV EDX,DWORDPTR [EBP-14H]
00401070 8A 42 01 MOV AL,BYTEPTR [EDX+1]
00401073 88 45 FC MOVBYTEPTR [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。

 

 

 

小结：
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，而且自由度也大。