堆内存和栈内存详解

堆：顺序随意
栈：先进后出
堆和栈的区别
1、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如下几个部分
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。其操做方式相似于数据结构中的栈
2 、堆区（ heap ）  —  通常由程序员分配释放， 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，分配方式却是相似于链表，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外一块区域。  -  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。
2、例子程序
这是一个前辈写的，很是详细
//main.cpp 
int a = 0;  全局初始化区
char *p1;  全局未初始化区
main()
{    
     int b;  栈
     char 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  
     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。  
} 
2、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: 须要程序员本身申请，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 = (char *)malloc(10); 可是注意 p1 、 p2 自己是在栈中的
2.2 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，不然将报异常提示栈溢出。
堆：首先应该知道操做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，而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，因为找到的堆结点的大小不必定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分从新放入空闲链表中。  
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肯定的常数），若是申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示 overflow 。所以，能从栈得到的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是因为系统是用链表来存储的空闲内存地址的，天然是不连续的，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。因而可知，堆得到的空间比较灵活，也比较大。  
2.4 申请效率的比较：
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是没法控制的。
堆是由 new 分配的内存，通常速度比较慢，并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。可是速度快，也最灵活  
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，而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，而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，而后是参数，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：通常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。  
2.6 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 是在编译时就肯定的；可是，在之后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串 ( 例如堆 ) 快。  
好比：
#include
void main()
{    
     char a = 1;     
     char c[] = "1234567890";     
     char *p ="1234567890";    
     a = c[1];     
     a = p[1];     
     return;     
} 
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] 
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。  
2.7 小结：
堆和栈的区别能够用以下的比喻来看出：使用栈就象咱们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，没必要理会切菜、洗菜等准备工做和洗碗、刷锅等扫尾工做，他的好处是快捷，可是自由度小。 使用堆就象是本身动手作喜欢吃的菜肴，比较麻烦，可是比较符合本身的口味，并且自由度大。  
堆和栈的区别主要分：  
操做系统方面的堆和栈，如上面说的那些，很少说了。还有就是数据结构方面的堆和栈，这些都是不一样的概念。这里的堆实际上指的就是（知足堆性质的）优先队列的一种数据结构，第 1 个元素有最高的优先权；栈实际上就是知足先进后出的性质的数学或数据结构。虽然堆栈，堆栈的说法是连起来叫，可是他们仍是有很大区别的，连着叫只是因为历史的缘由