堆与栈的比较

Posted 2020-10-14 阿玛尼迪迪

1、申请方式

（1）栈（stack）：由系统自动分配。

（2）堆（heap）：需程序员自己申请（C：调用malloc，realloc，calloc申请free来释放），并指明大小，并由程序员进行释放。容易产生内存泄漏。

2、申请大小的限制

（1）栈：在windows下栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域（它的生长方向与内存的生长方向相反）。栈的大小是固定的。如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。

（2）堆：堆是向高地址扩展的数据结构（它的生长方向与内存的生长方向相同），是不连续的内存区域。这是由于系统使用链表来存储空闲内存地址的，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。

 

3、系统响应：

（1）栈：只要栈的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。

（2）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，但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free语句才能正确的释放本内存空间。另外，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。

说明：对于堆来讲，频繁地new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序的效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题。

4、申请效率

（1）栈由系统自动在执行函数时分配的内存；栈内存分配运算内置于处理器的指令集，效率很高，但是分配的内存容量有限。

（2）堆是由malloc分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生碎片，不过用起来很方便，是在程序运行过程当中分配的内存。

5、堆和栈中的存储内容

（1）栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中的下一条语句的地址，然后是函数的各个参数，参数是从右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注：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，也就是主函数中下一条指令，程序由该点继续执行。所以，栈是一种后进先出的数据结构。

（2）堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。

 

6、分配方式：

（1）堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。

（2）栈有两种分配方式：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。它的动态分配是由编译器进行释放，无需手工实现。

 

补充：

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。堆则由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。

 

转自：http://www.cnblogs.com/shihaochangeworld/p/5524530.html