棧區和堆區記憶體分配區別

一直以來總是對這個問題的認識比較朦朧，我相信很多朋友也是這樣的，總是聽到記憶體一會在棧上分配，一會又在堆上分配，那麼它們之間到底是怎麼的區別呢？為了說明這個問題，我們先來看一下記憶體內部的組織情況。順便說一下多執行緒的問題，就以lock關鍵字說明一下，網上講lock monitor mutex得帖子多了去了，只告訴你要同步，要加鎖，但是什麼時候加（多執行緒的時候，廢話），實在不清楚。這篇文章有利於解釋這個問題。那就是函式中的靜態變數、全域性變數、const字串(c#）一旦涉及到資料同步的時候，是要加鎖的，對於函式中的區域性變數，函式引數是不需要的。就算你在函式內部生命了乙個類，然後對類進行了一些操作，你依然不需要加鎖（當然，這個類裡面沒有涉及私有變數、靜態、常量的操作）。

從上圖可知，程式占用的記憶體被分了以下幾部分．

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，臨時變數的值等，記憶體的分配是連續的，類似於平時我們所說的棧，如果還不清楚，那麼就把它想成陣列，它的記憶體分配是連續分配的，即，所分配的記憶體是在一塊連續的記憶體區域內．當我們宣告變數時，那麼編譯器會自動接著當前棧區的結尾來分配記憶體．

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，程式結束時可能由作業系統**．類似於鍊錶，在記憶體中的分布不是連續的，它們是不同區域的記憶體塊通過指標鏈結起來的．一旦某一節點從鏈中斷開，我們要人為的把所斷開的節點從記憶體中釋放．

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**。

先看乙個例子．

char c;

//棧上分配

char

*p=new char[3

];//

堆上分配，將位址賦給了p;

在編譯器遇到第一條指令時，計算其大小，然後去查詢當前棧的空間是大於所需分配的空間大小，如果這時棧內空間大於所申請的空間，那麼就為其分配記憶體空間，注意：在這裡，內在空間的分配是連續的，是接著上次分配結束後進行分配的．如果棧內空間小於所申請的空間大小，那麼這時系統將揭示棧溢位，並給出相應的異常資訊．

編譯器遇到第二條指令時，由於p是在棧上分配的，所以在為p分配內在空間時和上面的方法一樣，但當遇到new關鍵字，那麼編譯器都知道，這是使用者申請的動態記憶體空間，所以就會轉到堆上去為其尋找空間分配．大家注意：堆上的記憶體空間不是連續的，它是由相應的鍊錶將其空間區時的內在區塊連線的，所以在接到分配記憶體空間的指定後，它不會馬上為其分配相應的空間，而是先要計算所需空間，然後再到遍列整個堆（即遍列整個鏈的節點），將第一次遇到的記憶體塊分配給它．最後再把在堆上分配的字元陣列的首位址賦給p.，這個時候，大家已經清楚了，p中現在存放的是在堆中申請的字元陣列的首位址，也就是在堆中申請的陣列的位址現在被賦給了在棧上申請的指標變數p．為了更加形象的說明問題，請看下圖：

從上圖可以看出，我們在堆上動態分配的陣列的首位址存入了指標p所指向的內容．

上面給大家陳述了它們之間的概念，對於它們倆的使用比較方面，這裡我就不能大家斷續陳述了，對於這個問題，網上一網友的文章中闡述的比較詳細，而且附帶了專業的色彩，下面的文章是部分片斷．

申請大小的限制

棧：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：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。

申請效率的比較：

棧由系統自動分配，速度較快。但程式設計師是無法控制的。

堆是由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，他不是在堆，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。

堆和棧中的儲存內容

棧：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：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。

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：void main()

對應的彙編**

10: a= c[1];

00401067 8a 4d f1 mov cl,byte ptr[ebp-0fh]

0040106a88 4d fc mov byte ptr[ebp-

4],cl

11: a= p[1];

0040106d 8b55 ec mov edx,dword ptr[ebp-14h]

00401070 8a42 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。

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

棧區和堆區記憶體分配區別

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