C++中的栈内存与堆内存

一、栈内存和堆内存的定义

栈内存：
由程序自动向操作系统申请分配以及回收，速度快，使用方便，但程序员无法控制。若分配失败，则提示栈溢出错误。注意，const局部变量也储存在栈区内，栈区向地址减小的方向增长。

堆内存：
程序员向操作系统申请一块内存，当系统收到程序的申请时，会遍历一个记录空闲内存地址的链表，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结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。分配的速度较慢，地址不连续，容易碎片化。此外，由程序员申请，同时也必须由程序员负责销毁，否则则导致内存泄露。

二、栈和堆的区别

1、管理方式不同
栈，由编译器自动管理，无需程序员手工控制；堆：产生和释放由程序员控制。

2、空间大小不同
栈的空间有限；堆内存空间很大。

3、能否产生碎片不同
栈不会产生碎片，因为栈是种先进后出的队列。堆则容易产生碎片，多次的new/delete 会造成内存的不连续，从而造成大量的碎片。

4、生长方向不同
堆的生长方式是向上的，栈是向下的。

5、分配方式不同
堆是动态分配的。栈可以是静态分配和动态分配两种，但是栈的动态分配由编译器释放。

6、缓存级别不同：
　　1)、栈使用的是一级缓存，他们通常都是被调用时处于存储空间中，调用完毕立即释放；
　　2)、堆是存放在二级缓存中，生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定（并不是一旦成为孤儿象就能被回收）。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。

7、分配效率不同
栈是机器系统提供的数据结构，计算机底层对栈提供支持：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。堆则是由C/C++函数库提供，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（可能是由于内存碎片太多），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。
堆和栈相比，由于大量new/delete的使用，容易造成大量的内存碎片；由于没有专门的系统支持，效率很低；由于可能引发用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的，就算是函数的调用也利用栈去完成，函数调用过程中的参数，返回地址，EBP和局部变量都采用栈的方式存放。所以，推荐尽量用栈，而不是用堆。

注意：栈和堆相比不是那么灵活，有时候分配大量的内存空间，还是用堆好一些。无论是堆还是栈，都要防止越界现象的发生。

三、关于堆内存和栈内存区别的比喻

第一种比喻：

栈内存： 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。
堆内存： 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，而且自由度大。

第二种比喻：

栈内存： 栈内存的速度快，就像超市里面的取货区，或者展览区。但是因为栈内存的空间小，放的东西很少。
堆内存： 堆内存就像是大的仓库，可以放很多的东西。

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