堆和栈的区别

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

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堆和栈的区别：

·      1> 堆空间的内存是动态分配的,一般存放对象,并且需要手动释放内存。需要程序员自己申请并且指明大小，如C语言的malloc函数。

·      2> 栈空间的内存由系统自动分配,一般存放局部变量等,不需要手动管理内存。例如声明函数中的一个局部变量int b，系统在栈中自动为b开辟空间。

接下来我将从以下几个方面来阐述堆与栈的区别；

    管理方式:

        对于栈来讲,由编译器自动管理,无需我们手动控制。

        对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory warning。

    申请大小:

        栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域.即栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规好的。栈的大小是1M,如果申请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.这是因为系统是用链表来存储空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址.堆得大小受限于计算机系统中有效地虚拟内存.由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。

    碎片问题:

        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,因为栈是先进后出得队列,它们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出。

    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alloc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,无需我们手工实现。

    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。 

为什么栈比堆快？

从两方面来考虑：
      1.分配和释放，堆在分配和释放时都要调用函数（MALLOC,FREE)，比如分配时会到堆空间去寻找足够大小的空间（因为多次分配释放后会造成空洞），这些都会花费一定的时间，具体可以看看MALLOC和FREE的源代码，他们做了很多额外的工作，而栈却不需要这些。
      2.访问时间，访问堆的一个具体单元，需要两次访问内存，第一次得取得指针，第二次才是真正得数据，而栈只需访问一次。另外，堆的内容被操作系统交换到外存的概率比栈大，栈一般是不会被交换出去的。