堆和棧的概念 （轉(zhuǎn)載）
http://www.diybl.com/ 2008-11-18 網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)擊:132 [ 評論 ]
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去公司面試時經(jīng)常會有這樣的問題，雖然和php開發(fā)關(guān)系不是很密切，但也是基礎(chǔ)知識很重要的一部分。我上次就答了個：“不是很清楚” 暈。。。
一般認(rèn)為在c中分為這幾個存儲區(qū)：
1. 棧 －－ 有編譯器自動分配釋放
2. 堆 －－ 一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時可能由OS回收
3. 全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)） －－ 全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。 程序結(jié)束釋放。
4. 另外還有一個專門放常量的地方。 程序結(jié)束釋放
在函數(shù)體中定義的變量通常是在棧上，用malloc, calloc, realloc等分配內(nèi)存的函數(shù)分配得到的就是在堆上。在所有函數(shù)體外定義的是全局量，加了static修飾符后不管在哪里都存放在全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）,在所有函數(shù)體外定義的static變量表示在該文件中有效，不能extern到別的文件用，在函數(shù)體內(nèi)定義的static表示只在該函數(shù)體內(nèi)有效。另外，函數(shù)中的"adgfdf"這樣的字符串存放在常量區(qū)。
比如：
代碼:
復(fù)制PHP內(nèi)容到剪貼板
PHP代碼:
int a = 0; //全局初始化區(qū)
char *p1; //全局未初始化區(qū)
main()
{
int b; //棧
char s[] = "abc"; //棧
char *p2; //棧
char *p3 = "123456"; //123456\0在常量區(qū)，p3在棧上。
static int c = 0； //全局（靜態(tài)）初始化區(qū)
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
//分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。
strcpy(p1, "123456");
//123456\0放在常量區(qū)，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一塊。
}
還有就是函數(shù)調(diào)用時會在棧上有一系列的保留現(xiàn)場及傳遞參數(shù)的操作。
棧的空間大小有限定，vc的缺省是2M。棧不夠用的情況一般是程序中分配了大量數(shù)組和遞歸函數(shù)層次太深。有一點(diǎn)必須知道，當(dāng)一個函數(shù)調(diào)用完返回后它會釋放該函數(shù)中所有的?？臻g。棧是由編譯器自動管理的，不用你操心。
堆是動態(tài)分配內(nèi)存的，并且你可以分配使用很大的內(nèi)存。但是用不好會產(chǎn)生內(nèi)存泄漏。并且頻繁地malloc和free會產(chǎn)生內(nèi)存碎片（有點(diǎn)類似磁盤碎片），因?yàn)閏分配動態(tài)內(nèi)存時是尋找匹配的內(nèi)存的。而用棧則不會產(chǎn)生碎片。
在棧上存取數(shù)據(jù)比通過指針在堆上存取數(shù)據(jù)快些。
一般大家說的堆棧和棧是一樣的，就是棧(stack)，而說堆時才是堆heap. 棧是先入后出的，一般是由高地址向低地址生長。
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轉(zhuǎn)載的另外一篇：
堆(heap)和棧(stack)是C/C++編程不可避免會碰到的兩個基本概念。首先，這兩個概念都可以在講數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的書中找到，他們都是基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，雖然棧更為簡單一些。
在具體的C/C++編程框架中，這兩個概念并不是并行的。對底層機(jī)器代碼的研究可以揭示，棧是機(jī)器系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而堆則是C/C++函數(shù)庫提供的。
具體地說，現(xiàn)代計算機(jī)(串行執(zhí)行機(jī)制)，都直接在代碼底層支持棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這體現(xiàn)在，有專門的寄存器指向棧所在的地址，有專門的機(jī)器指令完成數(shù)據(jù)入棧出棧的操作。
機(jī)制的特點(diǎn)是效率高，支持的數(shù)據(jù)有限，一般是整數(shù)，指針，浮點(diǎn)數(shù)等系統(tǒng)直接支持的數(shù)據(jù)類型，并不直接支持其他的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因?yàn)闂５倪@種特點(diǎn)，對棧的使用在程序中是非常頻繁的。對子程序的調(diào)用就是直接利用棧完成的。機(jī)器的call指令里隱含了把返回地址推入棧，然后跳轉(zhuǎn)至子程序地址的操作，而子程序中的 ret指令則隱含從堆棧中彈出返回地址并跳轉(zhuǎn)之的操作。C/C++中的自動變量是直接利用棧的例子，這也就是為什么當(dāng)函數(shù)返回時，該函數(shù)的自動變量自動失效的原因。
和棧不同，堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不是由系統(tǒng)(無論是機(jī)器系統(tǒng)還是操作系統(tǒng))支持的，而是由函數(shù)庫提供的。基本的malloc/realloc/free函數(shù)維護(hù)了一套內(nèi)部的堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)程序使用這些函數(shù)去獲得新的內(nèi)存
空間時，這套函數(shù)首先試圖從內(nèi)部堆中尋找可用的內(nèi)存空間，如果沒有可以使用的內(nèi)存空間，則試圖利用系統(tǒng)調(diào)用來動態(tài)增加程序數(shù)據(jù)段的內(nèi)存大小，新分配得到的空間首先被組織進(jìn)內(nèi)部堆中去，然后再以適當(dāng)?shù)男问椒祷亟o調(diào)用者。當(dāng)程序釋放分配的內(nèi)存空間時，這片內(nèi)存空間被返回內(nèi)部堆結(jié)構(gòu)中，可能會被適當(dāng)?shù)奶幚?比如和其他空閑空間合并成更大的空閑空間)，以更適合下一次內(nèi)存分配申請。這套復(fù)雜的分配機(jī)制實(shí)際上相當(dāng)于一個內(nèi)存分配的緩沖池(Cache)，使用這套機(jī)制有如下若干原因：
1. 系統(tǒng)調(diào)用可能不支持任意大小的內(nèi)存分配。有些系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用只支持固定大小及其倍數(shù)的內(nèi)存請求(按頁分配)；這樣的話對于大量的小內(nèi)存分類來說會造成浪費(fèi)。
2. 系統(tǒng)調(diào)用申請內(nèi)存可能是代價昂貴的。系統(tǒng)調(diào)用可能涉及用戶態(tài)和核心態(tài)的轉(zhuǎn)換。
3. 沒有管理的內(nèi)存分配在大量復(fù)雜內(nèi)存的分配釋放操作下很容易造成內(nèi)存碎片。
堆和棧的對比
從以上知識可知，
棧是系統(tǒng)提供的功能，特點(diǎn)是快速高效，缺點(diǎn)是有限制，數(shù)據(jù)不靈活；而堆是函數(shù)庫提供的功能，特點(diǎn)是靈活方便，數(shù)據(jù)適應(yīng)面廣泛，但是效率有一定降低。
棧是系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對于進(jìn)程/線程是唯一的；堆是函數(shù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不一定唯一。不同堆分配的內(nèi)存無法互相操作。
?？臻g分靜態(tài)分配和動態(tài)分配兩種。靜態(tài)分配是編譯器完成的，比如自動變量(auto)的分配。動態(tài)分配由malloca函數(shù)完成。棧的動態(tài)分配無需釋放 (是自動的)，也就沒有釋放函數(shù)。為可移植的程序起見，棧的動態(tài)分配操作是不被鼓勵的！堆空間的分配總是動態(tài)的，雖然程序結(jié)束時所有的數(shù)據(jù)空間都會被釋放回系統(tǒng)，但是精確的申請內(nèi)存/釋放內(nèi)存匹配是良好程序的基本要素。-
