C中堆和栈的区别

C++中堆和栈的完全解析 内存分配方面： 
堆： 操作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，然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。我们常说的内存泄露，最常见的就是堆泄露（还有资源泄露），它是指程序在运行中出现泄露，如果程序被关闭掉的话，操作系统会帮助释放泄露的内存。 
栈：在函数调用时第一个进栈的主函数中的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址然后是函数 的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈，然后是函数中的局部变量。  
  
一、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以下几个部分  
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。其操作方式类似于数据结构中的栈。  
2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 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，分配方式倒是类似于链表，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。 
  
有些说法，把3，4合在一起，也有的把3分成自由存储区（malloc/free）和全局/静态存储区。 
这与编译器和操作系统有关。 
  
二、例子程序  
这是一个前辈写的，非常详细  //main.cpp

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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 //更正：abc 分配在静态存储区，不是栈上 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。  }  
二、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:  
需要程序员自己申请，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);  但是注意p1、p2本身是在栈中的。  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，否则将报异常提示栈溢出。  
堆：首先应该知道操作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，然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，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大 小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。  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 编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。  
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，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。由此可见，堆获得的空间比较灵活，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。但程序员是无法控制的。  
堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而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。但是速度快，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的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然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，然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，然后是参数，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：一般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是在编译时就确定的；  
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。  比如：  ＃i nclude  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：

堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：  
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。  
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。  
  
堆和栈的区别主要分：  
操作系统方面的堆和栈，如上面说的那些，不多说了。  
还有就是数据结构方面的堆和栈，这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是（满足堆性质的）优先队列的一种数据结构，第1个元素有最高的优先权；栈实际上就是满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，但是他们还是有很大区别的，连着叫只是由于历史的原因。 
  
2.8 补充知识：  
堆(heap)和栈(stack)是C/C++编程不可避免会碰到的两个基本概念。首先，这两个概念都可以在讲数据结构的书中找到，他们都是基本的数据结构，虽然栈更为简单一些。 
在具体的C/C++编程框架中，这两个概念并不是并行的。对底层机器代码的研究可以揭示，栈是机器系统提供的数据结构，而堆则是C/C++函数库提供的。 具 体地说，现代计算机(串行执行机制)，都直接在代码底层支持栈的数据结构。这体现在，有专门的寄存器指向栈所在的地址，有专门的机器指令完成数据入栈出栈 的操作。这种机制的特点是效率高，支持的数据有限，一般是整数，指针，浮点数等系统直接支持的数据类型，并不直接支持其他的数据结构。因为栈的这种特点， 对栈的使用在程序中是非常频繁的。对子程序的调用就是直接利用栈完成的。机器的call指令里隐含了把返回地址推入栈，然后跳转至子程序地址的操作，而子 程序中的ret指令则隐含从堆栈中弹出返回地址并跳转之的操作。C/C++中的自动变量是直接利用栈的例子，这也就是为什么当函数返回时，该函数的自动变 量自动失效的原因(因为堆栈恢复了调用前的状态)。 
和栈不同，堆的数据结构并不是由系统(无论是机器系统还是操作系统)支持的，而是由函数 库提供的。基本的malloc/realloc/free函数维护了一套内部的堆数据结构。当程序使用这些函数去获得新的内存空间时，这套函数首先试图从 内部堆中寻找可用的内存空间，如果没有可以使用的内存空间，则试图利用系统调用来动态增加程序数据段的内存大小，新分配得到的空间首先被组织进内部堆中 去，然后再以适当的形式返回给调用者。当程序释放分配的内存空间时，这片内

文章转自百度文库：http://wenku.baidu.com/view/c6bcfe217375a417866f8f93.html