C++面试之堆栈

一、程序的内存分配

一个由C/C++编译程序占用内存分为以下几个部分
1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，存放函数参数值，局部变量值等。其操作方式类似于数据结构中栈。
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存储是放在一块，初始化全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化全局变量和未初始化静态变量在相邻另一块区域。 - 程序结束后由系统释放。-->分别是data区，bbs区 
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里。 程序结束后由系统释放-->coment区
5、程序代码区—存放函数体二进制代码。-->code区

例如：

#include <string>int a=0;    //全局初始化区char *p1;   //全局未初始化区void 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);   //分配得来的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所向"123456\0"优化成一个地方。}

二、堆和栈的区别

1. 申请方式不同

栈（stack）是由系统自动分配和释放的，不需要程序员管理。例如函数中声明一个变量int a；a是由系统分配内存的。

堆（heap）是由程序员自己申请并且需要指定大小，同时需要程序员自行释放的。例如：char *p = new char[10];

需要指出的是，变量p本身是在栈中。

2. 申请后系统响应
栈：只要栈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。这个地方注意的是在很深的递归函数中很有可能会遇到栈溢出的情况。一般编译器可以修改栈的空间大小。
堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址链表，当系统收到程序申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中首地址处记录本次分配大小，这样，代码中delete语句才能正确释放本内存空间。另外，由于找到堆结点大小不一定正好等于申请大小，系统会自动将多余那部分重新放入空闲链表中。

3、申请大小限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展数据结构，是一块连续内存区域。这句话意思是栈顶地址和栈最大容量是系统预先规定好，在WINDOWS下，栈大小是常数，如果申请空间超过栈剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得空间较小。
堆：堆是向高地址扩展数据结构，是不连续内存区域。这是由于系统是用链表来存储空闲内存地址，自然是不连续，而链表遍历方向是由低地址向高地址。堆大小受限于计算机系统中有效虚拟内存。由此可见，堆获得空间比较灵活，也比较大。
4、申请效率比较：
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制。
堆是由new分配内存，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。
5、堆和栈中存储内容
栈： 在函数调用时，第一个进栈是主函数中后下一条指令（函数调用语句下一条可执行语句）地址，然后是函数各个参数，在大多数C编译器中，参数是由右往左入栈，然后是函数中局部变量。注意静态变量是不入栈。
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地址，也就是主函数中下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆头部用一个字节存放堆大小。堆中具体内容有程序员安排。

三、 函数调用与堆栈

1)编译器一般使用栈来存放函数的参数，局部变量等来实现函数调用。有时候函数有嵌套调用，这个时候栈中会有多个函数的信息，每个函数占用一个连续的区域。一个函数占用的区域被称作帧（）。同时栈是线程独立的，每个线程都有自己的栈。例如下面简单的函数调用：

分析一下函数：

int Add(int x, int y){    return x + y;}void main(){    int *pi = new int(10);    int *pj = new int(20);    int result = 0;    result = Add(*pi,*pj);    delete pi;    delete pj;}

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