在計算機領域，堆棧是一個不容忽視的概念，我們編寫的C語言程序基本上都要用到。但對於很多的初學著來說，堆棧是一個很模糊的概念。堆棧：一種數據結構、一個在程序運行時用於存放的地方，這可能是很多初學者的認識，因為我曾經就是這麽想的和匯編語言中的堆棧一詞混為一談。我身邊的一些編程的朋友以及在網上看帖遇到的朋友中有好多也說不清堆棧，所以我想有必要給大家分享一下我對堆棧的看法，有說的不對的地方請朋友們不吝賜教，這對於大家學習會有很大幫助。

數據結構的棧和堆

首先在數據結構上要知道堆棧，盡管我們這麽稱呼它，但實際上堆棧是兩種數據結構：堆和棧。

堆和棧都是一種數據項按序排列的數據結構。

棧就像裝數據的桶或箱子

我們先從大家比較熟悉的棧說起吧，它是一種具有後進先出性質的數據結構，也就是說後存放的先取，先存放的後取。這就如同我們要取出放在箱子裏面底下的東西（放入的比較早的物體），我們首先要移開壓在它上面的物體（放入的比較晚的物體）。

堆像一棵倒過來的樹

而堆就不同了，堆是一種經過排序的樹形數據結構，每個結點都有一個值。通常我們所說的堆的數據結構，是指二叉堆。堆的特點是根結點的值最小（或最大），且根結點的兩個子樹也是一個堆。由於堆的這個特性，常用來實現優先隊列，堆的存取是隨意，這就如同我們在圖書館的書架上取書，雖然書的擺放是有順序的，但是我們想取任意一本時不必像棧一樣，先取出前面所有的書，書架這種機制不同於箱子，我們可以直接取出我們想要的書。

內存分配中的棧和堆

然而我要說的重點並不在這，我要說的堆和棧並不是數據結構的堆和棧，之所以要說數據結構的堆和棧是為了和後面我要說的堆區和棧區區別開來，請大家一定要註意。

下面就說說C語言程序內存分配中的堆和棧，這裏有必要把內存分配也提一下，大家不要嫌我啰嗦，一般情況下程序存放在Rom或Flash中，運行時需要拷到內存中執行，內存會分別存儲不同的信息，如下圖所示：

內存中的棧區處於相對較高的地址以地址的增長方向為上的話，棧地址是向下增長的。

棧中分配局部變量空間，堆區是向上增長的用於分配程序員申請的內存空間。

另外還有靜態區是分配靜態變量，全局變量空間的；只讀區是分配常量和程序代碼空間的；以及其他一些分區。

來看一個網上很流行的經典例子：

main.cpp
int a = 0; 全局初始化區
char *p1; 全局未初始化區
main()
{
int b; 棧
char s[] = "abc"; 棧
char *p2; 棧
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量區，p3在棧上。
static int c =0； 全局（靜態）初始化區
p1 = (char *)malloc(10); 堆
p2 = (char *)malloc(20); 堆
}

0.申請方式和回收方式不同

不知道你是否有點明白了，堆和棧的第一個區別就是申請方式不同：棧（英文名稱是stack）是系統自動分配空間的，例如我們定義一個 char a；系統會自動在棧上為其開辟空間。而堆（英文名稱是heap）則是程序員根據需要自己申請的空間，例如malloc（10）；開辟十個字節的空間。由於棧上的空間是自動分配自動回收的，所以棧上的數據的生存周期只是在函數的運行過程中，運行後就釋放掉，不可以再訪問。而堆上的數據只要程序員不釋放空間，就一直可以訪問到，不過缺點是一旦忘記釋放會造成內存泄露。還有其他的一些區別我認為網上的朋友總結的不錯這裏轉述一下：

1.申請後系統的響應

棧：只要棧的剩余空間大於所申請空間，系統將為程序提供內存，否則將報異常提示棧溢出。

堆：首先應該知道操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表，當系統收到程序的申請時，會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大於所申請空間的堆。

結點，然後將該結點從空閑結點鏈表中刪除，並將該結點的空間分配給程序，另外，對於大多數系統，會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的 delete語句才能正確的釋放本內存空間。另外，由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小，系統會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。
也就是說堆會在申請後還要做一些後續的工作這就會引出申請效率的問題。

2.申請效率的比較

根據第0點和第1點可知。

棧：由系統自動分配，速度較快。但程序員是無法控制的。

堆：是由new分配的內存，一般速度比較慢，而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便。

3.申請大小的限制

棧：在Windows下,棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在 WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是一個編譯時就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩余空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。
堆：堆是向高地址擴展的數據結構，是不連續的內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的，自然是不連續的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。

4.堆和棧中的存儲內容

由於棧的大小有限，所以用子函數還是有物理意義的，而不僅僅是邏輯意義。

棧： 在函數調用時，第一個進棧的是主函數中函數調用後的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的地址，然後是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左入棧的，然後是函數中的局部變量。註意靜態變量是不入棧的。
當本次函數調用結束後，局部變量先出棧，然後是參數，最後棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數中的下一條指令，程序由該點繼續運行。
堆：一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。

關於存儲內容還可以參考這道題。這道題還涉及到局部變量的存活期。

5.存取效率的比較

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的；放在棧中。
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的；放在堆中。
但是，在以後的存取中，在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
#include
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
對應的匯編代碼
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al

關於堆和棧區別的比喻

堆和棧的區別可以引用一位前輩的比喻來看出：
使用棧就象我們去飯館裏吃飯，只管點菜（發出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。比喻很形象，說的很通俗易懂，不知道你是否有點收獲。

數據結構的棧和堆和程序中的堆和棧