C C 中堆和棧的區別

一、預備知識—程式的記憶體分配

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（malloc/free、new/delete），若程式設計師不釋放，程式結束時可能由作業系統**。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(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：

int a = 0; // 全域性初始化區
char *p1; // 全域性未初始化區
main()

二、堆和棧的理論知識

2.1 申請方式

棧: 由系統自動分配。例如，宣告在函式中乙個區域性變數 int a;系統自動在棧中為a開闢空間

堆: 需要程式設計師自己申請，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 = new char[10]。但是注意區域性變數p1、p2本身是在棧中的，但是他們指向的申請到的記憶體是在堆區，這點要明確!

2.2 申請後系統的響應

棧：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：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：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。

2.4 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malloc/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。

2.5 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。

2.6 訪問效率的比較

char s1 = "aaa";
char *s2 = "bbb";

"aaa"是在執行時刻賦值的,而"bbb"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：

#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。

三、小結

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