内存分配方式

        前几天看到一行关于变量存储位置的代码，感觉很有意思，就拿来分享一下，然后对内存的几种分配类型做一下分析和总结。

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

        变量p是在某个函数体内部定义的局部变量。不难分析到，这里有两个不同的内存块： 变量p和p指向的一块内存。其中，p是一个指针，它本身占据一定的内存空间，该内存空间是由编译器分配，位于栈区；p指向由malloc申请的一块内存区域，该内存区域由程序员自己负责申请，位于堆区。我们可以看到，一条看似简单的语句却包含了两种截然不同的内存分配方式，那么内存的分配类型有哪些呢？该如何判断呢？接下来，我们来进行详细分析。

内存分配类型

         对于C语言而言，内存区域主要分为3个部分：堆、栈和全局/静态存储区。它们的定义和特点如下：

         堆：一般由程序员手动申请和释放，若程序员不释放，程序结束时可能由系统回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式类似于链表。具体地，C语言中使用malloc分配的和C++中使用new分配的内存区域都位于堆区。

         栈：由编译器自动分配和释放，存放函数的参数值、局部变量的值等，甚至函数的调用过程都是用栈来完成。其操作方式类似于数据结构中的栈。

         全局/静态存储区：全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，在以前的C语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，在C里面没有这个区分了，他们一起占用同一块内存区。程序结束后由系统释放空间。

下面给出一个具体的例子：

int a = 5;int function(int b ){         int c = 3;         int *p = (int*)malloc(10*sizeof(int));……}

         上例中，变量a是全局变量，位于全局/静态存储区，在编译阶段就分配好内存，并且初始化为5；变量b作为函数的形参，在程序运行时才在栈上分配存储空间；变量c和p都是函数的局部变量，当程序运行到该函数时分配存储空间，位于栈上；变量p指向的是由malloc分配的一块内存，该内存块位于堆上。

         注意，C标准允许使用关键字static来修改变量的存储类型，所以变量定义的位置并不能完全确定变量的存储类型。例如前面的变量c，若我们修改它的定义为static int c，则该变量将存储于内存的全局/静态存储区，在编译阶段就会为其分配内存空间。此外，修改后的变量c在整个程序执行期间有效，但是其作用域仍只限于代码块内部，也就是只能在代码块内部根据名字来访问，在其他地方不能根据名字访问。

堆和栈的主要区别

         位于全局/静态存储区的变量，在编译时分配存储空间，比较容易理解，因此接下来的重点是比较堆和栈：

         管理方式：栈的申请和释放由编译器自动管理，无需程序员手工控制；对于堆来说，由程序员调用相关函数来显式申请，并且释放工作也由程序员控制，这样容易产生内存泄露。

         空间大小：一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定的空间大小的，例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M。当然，这个值可以修改。

         碎片问题：对于堆来讲，频繁的申请和释放势必会造成内存空间的不连续，导致大量的碎片，降低程序的效率。对于栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的队列，不可能有一个内存块从栈中间弹出。

         生长方向：对于堆来讲，从低地址往高地址生长；对于栈来讲，从高地址往低地址生长。

         分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：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执行，这就决定了栈的效率比较高。堆则是函数库提供的，它的机制很复杂，例如为了分配一块内存，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，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。

         从这里我们可以看到，堆与栈相比，由于大量申请释放操作，容易造成大量的内存碎片；没有专门的系统支持，效率很低。虽然栈有很多优势，但是由于和堆相比不是那么灵活，有时候分配大量的内存空间，用堆可能会好一些。

         总之，堆栈各有各的优势和不足，我们使用的时候根据具体情况加以选择。