栈区和堆区内存分配区别

栈区和堆区内存分配区别

载自：http://hqlong.phpoo.cn/detail.php?postid=157

一直以来总是对这个问题的认识比较朦胧，我相信很多朋友也是这样的，总是听到内存一会在栈上分配，一会又在堆上分配，那么它们之间到底是怎么的区别呢？为了说明这个问题，我们先来看一下内存内部的组织情况．

从上图可知，程序占用的内存被分了以下几部分．

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，内存的分配是连续的，类似于平时我们所说的栈，如果还不清楚，那么就把它想成数组，它的内存分配是连续分配的，即，所分配的内存是在一块连续的内存区域内．当我们声明变量时，那么编译器会自动接着当前栈区的结尾来分配内存．

2、堆区（heap）

一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收．类似于链表，在内存中的分布不是连续的，它们是不同区域的内存块通过指针链接起来的．一旦某一节点从链中断开，我们要人为的把所断开的节点从内存中释放．

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。 程序结束后由系统释放

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。

先看一个例子．

char c; //栈上分配

char *p = new char[3]; //堆上分配，将地址赋给了p;

在编译器遇到第一条指令时，计算其大小，然后去查找当前栈的空间是大于所需分配的空间大小，如果这时栈内空间大于所申请的空间，那么就为其分配内存空间， 注意：在这里，内在空间的分配是连续的，是接着上次分配结束后进行分配的．如果栈内空间小于

所申请的空间大小，那么这时系统将揭示栈溢出，并给出相应的异 常信息．

编译器遇到第二条指令时，由于p是在栈上分配的，所以在为p分配内在空间时和上面的方法一样，但当遇到new关键字，那么编译器都知道，这是用户申请的动态内存空间，所以就会转到堆上去为其寻找空间分配．大家注意：堆上的内存空间不是连续的，它是由相应的链表将其空间区时的内在区块连接的，所以在接到分配内存 空间的指定后，它不会马上为其分配相应的空间，而是先要计算所需空间，然后再到遍列整个堆（即遍列整个链的节点），将第一次遇到的内存块分配给它．最后再 把在堆上分配的字符数组的首地址赋给p.，这个时候，大家已经清楚了，p中现在存放的是在堆中申请的字符数组的首地址，也就是在堆中申请的数组的地址现在 被赋给了在栈上申请的指针变量p．为了更加形象的说明问题，请看下图：

从上图可以看出，我们在堆上动态分配的数组的首地址存入了指针p所指向的内容．

请 注意：在栈上所申请的内存空间，当我们出了变量所在的作用域后，系统会自动我们回收这些空间，而在堆上申请的空间，当出了相应的作用域以后，我们需要显式 的调用delete来释放所申请的内存空间，如果我们不及时得对这些空间进行释放，那么内存中的内存碎片就越来越多，从而我们的实际内存空间也就会变的越 来越少，即，孤立的内存块越来越多．在这里，我们知道，堆中的内存区域不是连续的，还是将有效的内存区域经过链表指针连接起来的，如果我们申请到了某一块 内存，那么这一块内存区将会从连续的（通过链表连接起来的）内存块上断开，如果我们在使用完后，不及时的对它进行释放，那么它就会孤立的开来，由于没有任 何指针指向它，所以这个区域将成为内存碎片，所以在使用完动态分配的内存（通过NEW申请）后，一定要显式的对它进行DELETE删除．对于这一点，一定 要切记．．．

上面给大家陈述了它们之间的概念，对于它们俩的使用比较方面，这里我就不能大家断续陈述了，对于这个问题，网上一网友的文章中阐述的比较详细，而且附带了专业的色彩，下面的文章是部分片断．

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。

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。

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中后的下一条指令（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。

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：

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。

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

2007-06-03 机器人 于 北京（整理）

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