C語言編程中的“堆”和“棧”七大不同之處

對于編程初學者來說會接觸到一些難以理解的名稱，比如堆（heap）、棧（stack）、堆棧（stack）等。初學開發(fā)過程中往往讓人混淆不清。今天我們來談談堆和棧的具體區(qū)別，來幫助初學者理清思路。

堆和棧的區(qū)別一直都是永恒的話題，為此我也查了很多的資料，以防自己的理解錯誤，而給他人造成理解偏差。

先從簡單的一個例子引出堆和棧：

void function（）{

int *p = （int *）malloc（10*sizeof（int））;

}

這是C語言開發(fā)學習過程中，必不可免要學習的知識，動態(tài)分配一塊空間，空間在堆區(qū)大小是40字節(jié)（32位系統(tǒng)中）。而定義的指針變量p是局部變量（在棧區(qū)中 占用4字節(jié)空間），用來存放剛剛前面動態(tài)分配的空間的首地址。可以看出，在這一句代碼中同時包含了棧和堆，如圖1所示。

圖1堆和棧

我們從以下幾個方面比較一下堆和棧：

（1）存儲內容不同

棧：在函數(shù)調用時，棧中存放的是函數(shù)中（底下是函數(shù)調用后的下一條指令）各個參數(shù)（局部變量）。

堆：一般是在堆的頭部用一個字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。

（2）管理方式上不同

棧：由系統(tǒng)自動分配空間，同時系統(tǒng)自動釋放空間。 例如，聲明在函數(shù)中一個局部變量 int b; 系統(tǒng)自動在棧中為b開辟空間，當對應的生存周期結束后棧空間自動釋放。

堆：需要程序員手動申請并且手動釋放，并指明大小，在C語言中malloc函數(shù)申請，釋放free函數(shù)，在C++中 new和delete實現(xiàn)。

（3）空間大小不同

棧：獲取空間較小。在Windows下，一般大小是1M或2M，當剩余?？臻g不足時，分配失敗overflow。

堆：獲得空間根據(jù)系統(tǒng)的有效虛擬內存有關，比較靈活，比較大。

（4）能否產生碎片不同

棧：不會產生碎片，空間連續(xù)。

堆：采用的是鏈表的存儲方式，會產生碎片。

（5）生長方向不同

棧： 向低地址擴展的數(shù)據(jù)結構，是一塊連續(xù)的內存的區(qū)域。

堆： 向高地址擴展的數(shù)據(jù)結構，是不連續(xù)的內存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲的空閑內存地址的，自然是不連續(xù)的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。

（6）分配方式不同

棧：有2種分配方式：靜態(tài)分配和動態(tài)分配，靜態(tài)由編譯器完成，例如局部變量；動態(tài)由alloca函數(shù)實現(xiàn)，并且編譯器會進行釋放。

堆： 都是動態(tài)分配的，沒有靜態(tài)分配的堆。

（7）分配效率不同

棧：由系統(tǒng)自動分配，速度較快。但程序員是無法控制的。

堆：由new分配的內存，一般速度比較慢，而且容易產生內存碎片，不過用起來方便。

以上是棧和堆幾個方面的不同，希望通過上面的資料可以幫助初學者分清堆和棧。