转自：堆和栈的区别（转过无数次的文章）

一、预备知识—程序的内存分配  

　　一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分：

　　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。其操作方式类似于数据结构中的栈。  
　　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OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。  
　　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。  

例子程序：

//main.cpp
int a = 0;    //全局初始化区
char *p1;   //全局未初始化区
int main()
{
    int b;    //栈
    char s[] = "abc";   //栈
    char *p2;   //栈
    char *p3 = "123456";    //123456\0在常量区，p3在栈上。
    static int c =0;  //全局（静态）初始化区
    p1 = (char *)malloc(10);
    p2 = (char *)malloc(20);    //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
    strcpy(p1, "123456");   //123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"，优化成一个地方。
    return 0;
}

二、堆和栈的理论知识 

2.1 申请方式

　　stack: 由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间    
　　heap: 需要程序员自己申请，并指明大小，在C中malloc函数：如 p1 = (char *)malloc(10); 在C++中用new运算符：如p2 = new char[10]; 但是注意p1、p2本身是在栈中的。

2.2 申请后系统的响应

　　栈：只要栈的剩余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。    
　　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，当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结点链表中删除，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delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于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。

2.3 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。

2.4 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Windows API函数VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈，而是直接在进程的地址空间中保留一块内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。 

2.5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。堆中的具体内容由程序员安排。

2.6 存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";  //运行时赋值
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; //编译时确定

　　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：    

#include ...
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，再根据edx读取字符，显然慢了。 

2.7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，而且自由度大。(经典！)  

[C/C++] 堆和栈的区别