关于内存类型中的堆

Posted 2020-11-22 yejianying

之所以想谈谈这个是因为，最近在上网搜索的时候无意间发现，有人误将数据结构中的堆（就是那个“大顶堆”“小顶堆”的堆）和内存结构中的“堆”弄混了。

内存类型中的堆其实其实用来指一块能够自由申请释放的内存区域，其实是和数据结构中的堆是没有关系的。内存中的堆就是一“堆”东西的“堆”的意思。我猜测会有人弄混这两者的关系的原因是，堆经常和栈放在一起提起，而栈又恰好是一种数据结构。所以经常会有人搞混内存类型中的堆和数据结构中的堆。

不管怎么样，我们直接开始吧。内存中的堆是操作系统提供的一块内存空间，程序可以随时动态分配这部分空间，并获得若干区块（blocks）。C语言中经常使用的malloc和free就是用来从堆中获取划分好的内存的，例如：

// Dynamically allocate 10 bytes
char *buffer = (char *)malloc(10);

strcpy(buffer, "hello");
printf("%s
", buffer); // prints "hello"

// Frees/unallocates the dynamic memory allocated earlier
free(buffer);

上面这部分代码就是用malloc从堆中划分了10字节的空间，并往这个空间填入了hello字符（顺带一提，如果不是填入字符二十别的内容的话可以用memcpy）。在输出了内容之后使用free释放掉了请求的内存空间。

除了malloc和free之外，new和delete请求/释放空间的操作都是在堆中进行的。

另外，如果申请了内存空间之后，而这个内存空间没有任何指针指向它，那么就是发生了内存泄露。此时这个空间没办法被办法被直接访问，也没办法释放，除非整个程序结束，操作系统就会把内存回收回去。

堆里面的内容总是可以访问的，直到程序释放掉堆里面的内容。与此相对的是栈，局部变量是保存在栈里面的，所以作用域要小很多（当然也有例外，如静态的局部变量，这个是和全局变量存在一起的）。

此外，堆和栈的生长方向不同，堆向下生长，栈向上生长。

参考

C++——堆、栈与内存管理
Heap memory
What is a Memory Heap?
C/C++程序内存的分配：似乎是个大佬