堆內(nèi)存和棧內(nèi)存的區(qū)別是什么

大家好，我是程序喵。

這篇文章分享一個(gè)面試中經(jīng)常被問(wèn)到的知識(shí)點(diǎn)：堆內(nèi)存和棧內(nèi)存有什么區(qū)別？平時(shí)開(kāi)發(fā)應(yīng)該使用堆內(nèi)存還是棧內(nèi)存？

要回答這個(gè)問(wèn)題，我們首先需要知道什么是堆內(nèi)存，什么是棧內(nèi)存，它們的分配和回收有什么特點(diǎn)？

先介紹下棧內(nèi)存：

棧內(nèi)存是為線(xiàn)程留出的臨時(shí)空間，每個(gè)線(xiàn)程都有一個(gè)固定大小的棧空間，而且棧空間存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)只能由當(dāng)前線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)，所以它是線(xiàn)程安全的。

?？臻g的分配和回收是由系統(tǒng)來(lái)做的，我們不需要手動(dòng)控制。

當(dāng)一個(gè)函數(shù)調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)為該函數(shù)的調(diào)用分配?？臻g，當(dāng)函數(shù)返回后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)回收這塊空間，同理，下次其它函數(shù)調(diào)用和返回，系統(tǒng)還是會(huì)自動(dòng)分配和回收空間。

那它是怎么分配和回收的呢？

可以看這兩個(gè)動(dòng)畫(huà)

棧空間的大小是固定的，它有一個(gè)水位線(xiàn)，標(biāo)識(shí)?？臻g的分配狀態(tài)，水位線(xiàn)里面的表示已經(jīng)分配，然后這個(gè)水位線(xiàn)會(huì)根據(jù)函數(shù)調(diào)用和返回的情況自動(dòng)調(diào)整。

這里可以看到，?？臻g的分配和回收非常簡(jiǎn)單，只需要調(diào)整水位線(xiàn)位置就可以了，沒(méi)有任何多余操作。

那堆內(nèi)存呢？

我們平時(shí)在C語(yǔ)言和C++中使用malloc和new分配的內(nèi)存就是堆內(nèi)存，堆內(nèi)存的一大特點(diǎn)就是大小不固定，可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，空間由程序員動(dòng)態(tài)分配，更加靈活。

然而，既然有優(yōu)點(diǎn)也必然伴隨著缺點(diǎn)。

第一個(gè)缺點(diǎn)就是它容易產(chǎn)生內(nèi)存泄露，malloc出來(lái)的沒(méi)有free，new出來(lái)的如果沒(méi)有delete，都會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存泄露，真正項(xiàng)目?jī)?nèi)存泄露產(chǎn)生的情況肯定比這個(gè)復(fù)雜的多。

第二個(gè)缺點(diǎn)，容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，在分配和回收時(shí)需要對(duì)很多內(nèi)存碎片進(jìn)行整理，效率較低，具體可以看這個(gè)動(dòng)畫(huà)。

所以才會(huì)有很多自定義的內(nèi)存分配器，但它肯定還是沒(méi)有?？臻g分配回收速度快。

第三個(gè)缺點(diǎn)，線(xiàn)程不安全，它不像棧內(nèi)存是線(xiàn)程獨(dú)立的，堆內(nèi)存可以被一個(gè)進(jìn)程內(nèi)所有的線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)，多線(xiàn)程操作就容易產(chǎn)生問(wèn)題，很多奇奇怪怪的操作就是這么引起的。

那什么變量存儲(chǔ)在棧上，什么存儲(chǔ)在堆上呢？普通的A a，這種就是都存儲(chǔ)在棧上，當(dāng)使用new和malloc分配的空間會(huì)存儲(chǔ)在堆上，看這個(gè)圖：

new出來(lái)的實(shí)際空間是在堆上分配，然后在棧上開(kāi)辟一個(gè)指針大小的空間，這個(gè)空間有一個(gè)指針，指向堆上的那塊內(nèi)存，這樣給變量和堆內(nèi)存之間就關(guān)聯(lián)起來(lái)了。

那什么情況下使用棧內(nèi)存，什么情況下使用堆內(nèi)存呢？

我整理出來(lái)了一個(gè)表，貼在這里：

這里可以根據(jù)實(shí)際需求來(lái)決定使用哪類(lèi)內(nèi)存。

當(dāng)然，其實(shí)也不用關(guān)注那么多，我一般就是大內(nèi)存使用堆，局部變量小內(nèi)存使用棧。

這里還涉及到很多其它知識(shí)點(diǎn)，比如進(jìn)程的內(nèi)存空間布局是怎么樣的，棧空間會(huì)不會(huì)污染、堆內(nèi)存具體是怎么分配和回收的。

具體在我的公眾號(hào)里搜索吧，里面有很多相關(guān)文章。

最后是 提問(wèn)環(huán)節(jié) ，大家可以在評(píng)論區(qū)討論一下哈。

• 當(dāng)定義一個(gè)vector a(100); a在哪塊內(nèi)存？那100a的空間又在哪里？
• 當(dāng)定義一個(gè)array a; a在哪塊內(nèi)存，那100個(gè)a的空間又在哪里？

參考鏈接

https://stackoverflow.com/questions/79923/what-and-where-are-the-stack-and-heap

https://www.guru99.com/stack-vs-heap.html

https://www.geeksforgeeks.org/stack-vs-heap-memory-allocation/