C中堆和栈的区别

C中堆和栈的区别

1.申请方式

    堆：需要程序员自己申请(调用malloc,calloc,realloc)，并指明大小；需要程序员自己释放，若不释放，容易产生内存泄漏。

    栈：由系统分配。

2.申请大小的限制

    堆：堆是向高地址伸展的结构(与内存生长方向相同)，并且是不连续的存储区域。因为系统使用链表存储空闲内存地址，所以是不连续的，并且链表的遍历方向也是由低到高。大小受系统的虚拟内存的限制。

    栈：栈是向低地址伸展的结构，是一块连续的内存区域(生长方向与内存相反)。并且栈的大小是固定的，如果申请的空间超过剩余空间，则会报溢出错误。

3.系统响应

    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，但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free语句才能正确的释放本内存空间。另外，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。
注意：对于堆来讲，对于堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题。

    栈：只要栈的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。

4.申请效率
    堆：由malloc分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生碎片，不过用起来最方便。

    栈：由系统自动分配，速度快。但程序员是无法控制的

5.堆和栈中的存储内容
    堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。

    栈：在函数调用时，第一个进栈的主函数中后的下一条语句的地址，然后是函数的各个参数，参数是从右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。

    注：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，程序由该点继续执行。

6.存取效率
    堆：char *s1=”hellow tigerjibo”;是在编译是就确定的
    栈：char s1[]=”hellow tigerjibo”;是在运行时赋值的；用数组比用指针速度更快一些，指针在底层汇编中需要用edx寄存器中转一下，而数组在栈上读取。
    补充：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C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）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。

7.分配方式：
    堆：都是动态分配的，没有静态分配的堆。
    栈：有两种分配方式，静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的。它的动态分配是由编译器进行释放，无需手工实现。