老司机网址导航大全:什么是堆？什么是栈

五大内存分区
      在C++中，内存分成5个区，他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。
      栈，就是那些由编译器在需要的时候分配，在不需要的时候自动清楚的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。
      堆，就是那些由new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。
      自由存储区，就是那些由malloc等分配的内存块，他和堆是十分相似的，不过它是用free来结束自己的生命的。
      全局/静态存储区，全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，在以前的C语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，在C++里面没有这个区分了，他们共同占用同一块内存区。
      常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，不允许修改（当然，你要通过非正当手段也可以修改，而且方法很多）
明确区分堆与栈
      在bbs上，堆与栈的区分问题，似乎是一个永恒的话题，由此可见，初学者对此往往是混淆不清的，所以我决定拿他第一个开刀。
      首先，我们举一个例子：
      void f() { int* p=new int[5]; }
      这条短短的一句话就包含了堆与栈，看到new，我们首先就应该想到，我们分配了一块堆内存，那么指针p呢？他分配的是一块栈内存，所以这句话的意思就是：在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。在程序会先确定在堆中分配内存的大小，然后调用operator new分配内存，然后返回这块内存的首地址，放入栈中，他在VC6下的汇编代码如下：
      00401028     push          14h
      0040102A     call          operator new (00401060)
      0040102F     add           esp,4
      00401032     mov           dword ptr [ebp-8],eax
      00401035     mov           eax,dword ptr [ebp-8]
      00401038     mov           dword ptr [ebp-4],eax
      这里，我们为了简单并没有释放内存，那么该怎么去释放呢？是delete p么？澳，错了，应该是delete []p，这是为了告诉编译器：我删除的是一个数组，VC6就会根据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。
      好了，我们回到我们的主题：堆和栈究竟有什么区别？
      主要的区别由以下几点：
      1、管理方式不同；
      2、空间大小不同；
      3、能否产生碎片不同；
      4、生长方向不同；
      5、分配方式不同；
      6、分配效率不同；
      管理方式：对于栈来讲，是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生memory leak。
      空间大小：一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定的空间大小的，例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M（好像是，记不清楚了）。当然，我们可以修改：   
      打开工程，依次操作菜单如下：Project->Setting->Link，在Category 中选中Output，然后在Reserve中设定堆栈的最大值和commit。
注意：reserve最小值为4Byte；commit是保留在虚拟内存的页文件里面，它设置的较大会使栈开辟较大的值，可能增加内存的开销和启动时间。
      碎片问题：对于堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出，在他弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出，详细的可以参考数据结构，这里我们就不再一一讨论了。
      生长方向：对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向；对于栈来讲，它的生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增长。
      分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有2种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。
      分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。堆则是C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可能是由于内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，这样就有机会分到足够大小的内存，然后进行返回。显然，堆的效率比栈要低得多。
      从这里我们可以看到，堆和栈相比，由于大量new/delete的使用，容易造成大量的内存碎片；由于没有专门的系统支持，效率很低；由于可能引发用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的，就算是函数的调用也利用栈去完成，函数调用过程中的参数，返回地址， EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以，我们推荐大家尽量用栈，而不是用堆。
      虽然栈有如此众多的好处，但是由于和堆相比不是那么灵活，有时候分配大量的内存空间，还是用堆好一些。
      无论是堆还是栈，都要防止越界现象的发生（除非你是故意使其越界），因为越界的结果要么是程序崩溃，要么是摧毁程序的堆、栈结构，产生以想不到的结果,就算是在你的程序运行过程中，没有发生上面的问题，你还是要小心，说不定什么时候就崩掉，那时候debug可是相当困难的：）
      对了，还有一件事，如果有人把堆栈合起来说，那它的意思是栈，可不是堆，呵呵，清楚了？

“堆”的英语是heap；“堆栈”=“栈”，英语是stack。
我们避开计算机方面的意义，只看日常用义。查《The Little Oxford Dictionary》（相当于《新华字典》的样子），有：
heap: [noun] disorderly pile; (esp. in plural) [colluquial] large number or amount; ...
stack: [noun] (esp. orderly) pile or heap; haystack; ...
可以看出，两个都是堆、叠的意思，区别就在于，heap是杂乱无序的，而stack是有序的。举个例子说，如果是一叠纸牌，没洗过乱放的就是heap，洗过的放整齐了就是stack。因为两个词本来意思比较接近，所以也有通用之处。

在计算机上，堆和栈一般指两种数据结构。“堆”是金字塔形的结构，只要求上面的都比下面的值大（或相反），不那么有序；“栈”是线性的结构，有严格的先后进出次序。这就是其区别的直观解释。

再说汉语的问题。
汉语译者把heap译成“堆”，是直译；而把stack称为“栈”，则完全是在汉语中另找了一个比喻。
所谓“栈”，即“栈道”，是山壁上修出的一段很窄的路，一次仅能容一人通过。用以比喻计算机中“栈”结构的进出的先后次序不能随意。
至于“堆栈”呢，我认为完全是一个拼凑出来的东西，反而让人从字面上看不出一点本来的意思了。

添两句
堆栈在这个板块基本是称呼内存的2个不同区域
但在数据结构中 他们有另外的意义:
栈：线性表的一种，它只允许对最后一个元素（被称作栈顶）进行操作 可以在栈顶之后加入一个元素形成新的栈顶（push） 也可以把原来的栈顶移除 "露出"一个新的元素作为栈顶（pop）。
堆：一种排序二叉树结构，有大顶堆和小顶堆之分，典型的应用是堆排序（目前没发现它跟我们常说的堆内存区有什么联系）

C++五大内存区楼上已经有人讲了 stack和heap两个区域的划分是因为它们管理方式的不同

栈用于保存函数的局部变量 它跟汇编语言的栈段是同一种东西 它的操作很类似于数据结构里的栈，因此得名。但是 它除了使用栈顶指针和栈指针进行push和pop操作之外 还可以使用栈偏移指针进行随机访问，所以 只有函数调用的时候和函数返回的时候会使用栈顶指针。因为其上的对象销毁只是移动寄存器里保存的指针 所以栈的效率很高。但是 一般栈段的总长度是有限的，过长的递归可能导致栈溢出错误（很常见吧^^）

堆在malloc申请后分配 到free指定时释放 它不会自动释放 是造成内存泄露的主要原因之一 而且 它的空闲和使用情况由操作系统用一个链表来管理 所以一般来说堆的效率不高 尽管语言标准没作任何提示 通常认为堆跟自由存储是同一个区域（好像我看的资料和前面的不一样 Exceptional C++的说法 堆是malloc/free分配的 自由存储是 new/delete分配的）