程序的内存空间 堆空间和栈空间的区别

 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，其操作方式类似于数据结构的栈。

用于存放函数的参数值，用户程序临时创建的局部变量等，即函数括号"{}"中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味着在数据段中存放变量）。除此之外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，等到调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。

由于栈的后进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲，可以把栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。

2、堆区（heap）：

一般是由程序员分配释放，若程序员不释放的话，程序结束时可能由OS回收。它与数据结构的堆是两回事，分配方式倒是类似于数据结构的链表。

用于存放程序运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。

当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）。

3、全局区（static）：也叫静态数据内存空间，存储全局变量和静态变量，全局变量和静态变量的存储是放一块的，初始化的全局变量和静态变量放一块区域，没有初始化的在相邻的另一块区域，程序结束后由系统释放。

（1）BSS段（Block Started by Symbol）：通常指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。属于静态内存分配。

（2）数据段：通常指用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域。属于静态内存分配。

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。

5、程序代码区：

通常指用来存放程序执行代码（函数体的二进制代码）的一块内存区域。

这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且该内存区域通常属于只读，某些架构也允许代码段为可写，即允许修改程序。

在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，如字符串常量等。

假如机器中有数个进程运行相同的一个程序，那么它们就可以使用同一个代码段。

堆和栈的区别：
一、由以上综述就可以得知，他们程序的内存分配方式不同。

二、申请和响应不同：
1、申请方式：stack由系统自动分配，heap需要程序员自己申请，C中用函数malloc分配空间，用free释放，C++用new分配，用delete释放。
2、申请后系统的响应：
栈：只要栈的剩余空间大于所申请的空间，体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的空间的堆结点，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或free语句就能够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，系统会将多余的那部分重新放入空闲链表中。

三、 申请的大小限制不同：
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，栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，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，这是由于系统是由链表在存储空闲内存地址，自然堆就是不连续的内存区域，且链表的遍历也是从低地址向高地址遍历的，堆得大小受限于计算机系统的有效虚拟内存空间，由此空间，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

四、申请的效率不同：
栈：栈由系统自动分配，速度快，但是程序员无法控制。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：堆是由程序员自己分配，速度较慢，容易产生碎片，不过用起来方便。堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的。

五、堆和栈的存储内容不同：
栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中函数调用后的下一条指令的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是从右往左入栈的，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。
堆：一般是在堆头部用一个字节存放堆的大小，具体内容由程序员安排。

六、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。

七、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。