一、預備知識——程式的記憶體分配
乙個由c/c++編譯的程式占用的記憶體分為以下幾個部分
1、棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放函式的引數值，區域性變數的值等。其操作方式類似於資料結構中的棧。
2、堆區（heap） — 一般由程式設計師分配釋放， 若程式設計師不釋放，程式結束時可能由os** 。注意它與資料結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於鍊錶。
3、全域性區（靜態區）（static）—，全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的，初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域， 未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。 - 程式結束後由系統釋放
4、文字常量區 —常量字串就是放在這裡的。 程式結束後由系統釋放
5、程式**區—存放函式體的二進位制**。
例子程式
這是乙個前輩寫的，非常詳細
int a = 0; 全域性初始化區
char *p1; 全域性未初始化區
[cpp]view plain
copy
?
main()
二、堆和棧的理論知識
2.1申請方式
棧(stack):
由系統自動分配。 例如，宣告在函式中乙個區域性變數 int b; 系統自動在棧中為b開闢空間。
堆(heap):
由使用者申請，並指明大小，在c中malloc函式
如p1 = (char *)malloc(10);
在c++中用new運算子
如p2 = (char *)new(10);
但是注意p1、p2本身是在棧中，它們指向的空間在堆中。
2.2 申請後系統的響應
棧(stack)：只要棧的剩餘空間大於所申請空間，系統將為程式提供記憶體，否則將報異常提示棧溢位。
堆(heap)：首先應該知道作業系統有乙個記錄空閒記憶體位址的鍊錶，當系統收到程式的申請時，會遍歷該鍊錶，尋找第乙個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閒結點鍊錶中刪除，並將該結點的空間分配給程式，另外，對於大多數系統，會在這塊記憶體空間中的首位址處記錄本次分配的大小，這樣，**中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。另外，由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小，系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒鍊錶中。
2.3申請大小的限制
棧(stack)：在windows下,棧是向低位址擴充套件的資料結構，是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是棧頂的位址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在 windows下，棧的大小是2m（也有的說是1m，總之是乙個編譯時就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩餘空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。
堆(heap)：堆是向高位址擴充套件的資料結構，是不連續的記憶體區域。這是由於系統是用鍊錶來儲存的空閒記憶體位址的，自然是不連續的，而鍊錶的遍歷方向是由低位址向高位址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬記憶體。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。
2.4申請效率的比較：
棧(stack):由系統自動分配，速度較快，但程式設計師是無法控制的。
堆(heap):是由new分配的記憶體，一般速度比較慢，而且容易產生記憶體碎片,不過用起來最方便.
另外，在windows下，最好的方式是用virtualalloc分配記憶體，它不是在堆，也不是在棧是直接在程序的位址空間中保留一快記憶體，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。
2.5堆和棧中的儲存內容
棧(stack)： 在函式呼叫時，第乙個進棧的是主函式中後的下一條指令（函式呼叫語句的下一條可執行語句）的位址，然後是函式的各個引數，在大多數的c編譯器中，引數是由右往左入棧的，然後是函式中的區域性變數。注意靜態變數是不入棧的。
當本次函式呼叫結束後，區域性變數先出棧，然後是引數，最後棧頂指標指向最開始存的位址，也就是主函式中的下一條指令，程式由該點繼續執行。
堆(heap)：一般是在堆的頭部用乙個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程式設計師安排。
2.6訪問效率的比較
char s1 = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在執行時刻賦值的；
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的；
但是，在以後的訪問中，在棧上的陣列比指標所指向的字串(例如堆)快。
比如：[cpp]view plain
copy
?
#include
void
main()
對應的彙編**
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
第一種在讀取時直接就把字串中的元素讀到暫存器cl中，而第二種則要先把指標值讀到edx中，在根據edx讀取字元，顯然慢了。
2.7小結：
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出：
使用棧就象我們去飯館裡吃飯，只管點菜（發出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。
堆和棧的主要區別：
作業系統方面的堆和棧，如上面說的那些，不多說了。
還有就是資料結構方面的堆和棧，這些都是不同的概念。這裡的堆實際上指的就是（滿足堆性質的）優先佇列的一種資料結構，第1個元素有最高的優先權；棧實際上就是滿足先進後出的性質的數學或資料結構。
雖然堆疊，堆疊的說法是連起來叫，但是他們還是有很大區別的，連著叫只是由於歷史的原因。
三、棧和堆的主要區別
前面已經介紹過，棧是由編譯器在需要時分配的，不需要時自動清除的變數儲存區。裡面的變數通常是區域性變數、函式引數等。堆是由 malloc()函式（c++語言為 new 運算子）分配的記憶體塊，記憶體釋放由程式設計師手動控制，在 c 語言為 free 函式完成（c++中為 delete）。
棧和堆的主要區別有以下幾點：
（1）管理方式不同
棧由編譯器自動管理，無需程式設計師手工控制；
堆空間的申請釋放工作由程式設計師控制，容易產生記憶體洩漏。
（2）空間大小不同
棧是向低位址擴充套件的資料結構，是一塊連續的記憶體區域。這句話的意思是棧頂的位址和棧的最大容量是系統預先規定好的，當申請的空間超過棧的剩餘空間時，將提示溢位。因此，使用者能從棧獲得的空間較小。
堆是向高位址擴充套件的資料結構，是不連續的記憶體區域。因為系統是用鍊錶來儲存空閒記憶體位址的，且鍊錶的遍歷方向是由低位址向高位址。由此可見，堆獲得的空間較靈活，也較大。棧中元素都是一一對應的，不會存在乙個記憶體塊從棧中間彈出的情況。
（3）是否產生碎片
對於堆來講，頻繁的 malloc/free（new/delete）勢必會造成記憶體空間的不連續，從而造成大量的碎片，使程式效率降低（雖然程式在退出後作業系統會對記憶體進行**管理）。 對於棧來講，則不會存在這個問題。
（4）增長方向不同
堆的增長方向是向上的，即向著記憶體位址增加的方向；
棧的增長方向是向下的，即向著記憶體位址減小的方向。
（5）分配方式不同
堆都是程式中由 malloc()函式動態申請分配並由 free()函式釋放的；
棧的分配和釋放是由編譯器完成的，棧的動態分配由 alloca()函式完成，但是棧的動態分配和堆是不同的，他的動態分配是由編譯器進行申請和釋放的，無需手工實現。
（6）分配效率不同
棧是機器系統提供的資料結構，計算機會在底層對棧提供支援：分配專門的暫存器存放棧的位址，壓棧出棧都有專門的指令執行。堆則是 c 函式庫提供的，它的機制很複雜，例如為了分配一塊記憶體，庫函式會按照一定的演算法（具體的演算法可以參考資料結構/作業系統）在堆記憶體中搜尋可用的足夠大的空間，如 果 沒 有足夠大的空間（可能是由於記憶體碎片太多），就有需要作業系統來重新整理記憶體空間，這樣就有機會分到足夠大小的記憶體，然後返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。
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