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堆（Heap）與棧（Stack）是開(kāi)發(fā)人員必須面對(duì)的兩個(gè)概念，在理解這兩個(gè)概念時(shí)，需要放到具體的場(chǎng)景下，因?yàn)椴煌瑘?chǎng)景下，堆與棧代表不同的含義。一般情況下，有兩層含義：
（1）程序內(nèi)存布局場(chǎng)景下，堆與棧表示的是兩種內(nèi)存管理方式；
（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)場(chǎng)景下，堆與棧表示兩種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
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堆與棧實(shí)際上是操作系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程占用的內(nèi)存空間的兩種管理方式，主要有如下幾種區(qū)別：
（1）管理方式不同。棧由操作系統(tǒng)自動(dòng)分配釋放，無(wú)需我們手動(dòng)控制；堆的申請(qǐng)和釋放工作由程序員控制，容易產(chǎn)生內(nèi)存泄漏；
（2）空間大小不同。每個(gè)進(jìn)程擁有的棧的大小要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于堆的大小。理論上，程序員可申請(qǐng)的堆大小為虛擬內(nèi)存的大小，進(jìn)程棧的大小 64bits 的 Windows 默認(rèn) 1MB，64bits 的 Linux 默認(rèn) 10MB；
（3）生長(zhǎng)方向不同。堆的生長(zhǎng)方向向上，內(nèi)存地址由低到高；棧的生長(zhǎng)方向向下，內(nèi)存地址由高到低。
（4）分配方式不同。堆都是動(dòng)態(tài)分配的，沒(méi)有靜態(tài)分配的堆。棧有2種分配方式：靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配。靜態(tài)分配是由操作系統(tǒng)完成的，比如局部變量的分配。動(dòng)態(tài)分配由alloca函數(shù)進(jìn)行分配，但是棧的動(dòng)態(tài)分配和堆是不同的，他的動(dòng)態(tài)分配是由操作系統(tǒng)進(jìn)行釋放，無(wú)需我們手工實(shí)現(xiàn)。
（5）分配效率不同。棧由操作系統(tǒng)自動(dòng)分配，會(huì)在硬件層級(jí)對(duì)棧提供支持：分配專門的寄存器存放棧的地址，壓棧出棧都有專門的指令執(zhí)行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是由C/C++提供的庫(kù)函數(shù)或運(yùn)算符來(lái)完成申請(qǐng)與管理，實(shí)現(xiàn)機(jī)制較為復(fù)雜，頻繁的內(nèi)存申請(qǐng)容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片。顯然，堆的效率比棧要低得多。
（6）存放內(nèi)容不同。棧存放的內(nèi)容，函數(shù)返回地址、相關(guān)參數(shù)、局部變量和寄存器內(nèi)容等。當(dāng)主函數(shù)調(diào)用另外一個(gè)函數(shù)的時(shí)候，要對(duì)當(dāng)前函數(shù)執(zhí)行斷點(diǎn)進(jìn)行保存，需要使用棧來(lái)實(shí)現(xiàn)，首先入棧的是主函數(shù)下一條語(yǔ)句的地址，即擴(kuò)展指針寄存器的內(nèi)容（EIP），然后是當(dāng)前棧幀的底部地址，即擴(kuò)展基址指針寄存器內(nèi)容（EBP），再然后是被調(diào)函數(shù)的實(shí)參等，一般情況下是按照從右向左的順序入棧，之后是被調(diào)函數(shù)的局部變量，注意靜態(tài)變量是存放在數(shù)據(jù)段或者BSS段，是不入棧的。出棧的順序正好相反，最終棧頂指向主函數(shù)下一條語(yǔ)句的地址，主程序又從該地址開(kāi)始執(zhí)行。堆，一般情況堆頂使用一個(gè)字節(jié)的空間來(lái)存放堆的大小，而堆中具體存放內(nèi)容是由程序員來(lái)填充的。
從以上可以看到，堆和棧相比，由于大量malloc()/free()或new/delete的使用，容易造成大量的內(nèi)存碎片，并且可能引發(fā)用戶態(tài)和核心態(tài)的切換，效率較低。棧相比于堆，在程序中應(yīng)用較為廣泛，最常見(jiàn)的是函數(shù)的調(diào)用過(guò)程由棧來(lái)實(shí)現(xiàn)，函數(shù)返回地址、EBP、實(shí)參和局部變量都采用棧的方式存放。雖然棧有眾多的好處，但是由于和堆相比不是那么靈活，有時(shí)候分配大量的內(nèi)存空間，主要還是用堆。
無(wú)論是堆還是棧，在內(nèi)存使用時(shí)都要防止非法越界，越界導(dǎo)致的非法內(nèi)存訪問(wèn)可能會(huì)摧毀程序的堆、棧數(shù)據(jù)，輕則導(dǎo)致程序運(yùn)行處于不確定狀態(tài)，獲取不到預(yù)期結(jié)果，重則導(dǎo)致程序異常崩潰，這些都是我們編程時(shí)與內(nèi)存打交道時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題。
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