當一個程序運行時，其RAM存儲方式是按照一定的區域劃分的，以C為例

內存中的棧區處於相對較高的地址向較低的地址拓展，由操作系統決定的最高地址，所以它是一塊連續的內存空間。

棧中分配局部變量空間，堆區是低地址向高地址拓展，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。

棧：

棧是為執行線程留出的內存空間。當函數被調用的時候，棧頂為局部變量和一些 bookkeeping 數據預留塊。當函數執行完畢，塊就沒有用了，可能在下次的函數調用的時候再被使用。棧通常用後進先出（LIFO）的方式預留空間；因此最近的保留塊（reserved block）通常最先被釋放。這麽做可以使跟蹤堆棧變的簡單；從棧中釋放塊（free block）只不過是指針的偏移而已。

1.堆包含一個鏈表來維護已用和空閑的內存塊。在堆上新分配（用 new 或者 malloc）內存是從空閑的內存塊中找到一些滿足要求的合適塊。這個操作會更新堆中的塊鏈表。這些元信息也存儲在堆上，經常在每個塊的頭部一個很小區域。

2.堆的增加新快通常從地地址向高地址擴展。因此你可以認為堆隨著內存分配而不斷的增加大小。如果申請的內存大小很小的話，通常從底層操作系統中得到比申請大小要多的內存。

3.申請和釋放許多小的塊可能會產生如下狀態：在已用塊之間存在很多小的空閑塊。進而申請大塊內存失敗，雖然空閑塊的總和足夠，但是空閑的小塊是零散的，不能滿足申請的大小，。這叫做“堆碎片”。當旁邊有空閑塊的已用塊被釋放時，新的空閑塊可能會與相鄰的空閑塊合並為一個大的空閑塊，這樣可以有效的減少“堆碎片”的產生。

堆：

堆（heap）是為動態分配預留的內存空間。和棧不一樣，從堆上分配和重新分配塊沒有固定模式；你可以在任何時候分配和釋放它。這樣使得跟蹤哪部分堆已經被分配和被釋放變的異常復雜；有許多定制的堆分配策略用來為不同的使用模式下調整堆的性能。

堆和棧是兩種內存分配的兩個統稱。可能有很多種不同的實現方式，但是實現要符合幾個基本的概念:

1.對棧而言，棧中的新加數據項放在其他數據的頂部，移除時你也只能移除最頂部的數據（不能越位獲取）。

2.對堆而言，數據項位置沒有固定的順序。你可以以任何順序插入和刪除，因為他們沒有“頂部”數據這一概念。

堆和棧是一個統稱，可以有很多的實現方式。計算機程序通常有一個棧叫調用棧，用來存儲當前函數調用相關的信息（比如：主調函數的地址，局部變量），因為函數調用之後需要返回給主調函數，也就是說，一旦函數調用返回，局部變量將釋放

棧附屬於線程，因此當線程結束時棧被回收。堆通常通過運行時在應用程序啟動時被分配，當應用程序（進程）退出時被回收。 。當線程被創建的時候，設置棧的大小。在應用程序啟動的時候，設置堆的大小，但是可以在需要的時候擴展（分配器向操作系統申請更多的內存）

棧和堆都是用來從底層操作系統中獲取內存的。

在多線程環境下每一個線程都可以有他自己完全的獨立的棧，但是他們共享堆。並行存取被堆控制而不是棧。

對於C#而言：

托管堆上部署了所有引用類型。這很容易理解。當創建一個應用類型變量時：

object reference = new object();

關鍵字new將在托管堆上分配內存空間，並返回一個該內存空間的地址。左邊的reference位於棧上，是一個引用，存儲著一個內存地址；而這個地址指向的內存（位於托管堆）裏存儲著其內容（一個System.Object的實例）。下面為了方便，簡稱引用類型部署在托管推上

棧與堆的主要區別：

申請方式與回收方式的區別：

棧：棧 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 則是程序員根據需要自己申請的空間，例如malloc或者new。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。

堆：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。

管理方式的區別：

棧：棧編譯器自動管理，無需程序員手工控制

堆：堆空間的申請釋放工作由程序員控制，容易產生內存泄漏。

空間連續性的區別：

棧：棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存區域。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，當申請的空間超過棧的剩余空間時，將提示溢出。因此，用戶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。因為系統是用鏈表來存儲空閑內存地址的，且鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。由此可見，堆獲得的空間較靈活，也較大。

地址的增長方向的區別：

棧：棧的增長方向是向著內存地址減小的方向。

堆：堆的增長方向是向著內存地址增加的方向；

是否產生碎片的區別：

棧：對於棧來講，不會存在這個問題。

堆：對於堆來講，頻繁的malloc/free（new/delete）勢必會造成內存空間的不連續，從而造成大量的碎片，使程序效率降低（雖然程序在退出後操作系統會對內存進行回收管理）。

分配效率的區別：

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：在堆內存中搜索可用的足夠大的空間，如果沒有足夠大的空間（可能是由於內存碎片太多），就有需要操作系統來重新整理內存空間，這樣就有機會分到足夠大小的內存，然後返回。顯然，堆的效率比棧要低得多

（同時這也是C#中的裝箱與拆箱損耗性能的原因：裝箱就是把棧上的數據放到堆上,拆箱就是把堆上的數據挪到棧上.這裏多了數據的轉換...需要申請內存等操作）

存儲內容的區別：

值類型的實例通常是在線程棧上分配的（靜態分配），但是在某些情形下可以存儲在堆中。

（同時包含在函數調用時，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，函數的各個參數，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，按照先進後入的方式直到主函數中的下一條指令，程序由該點繼續運行。 ）

引用類型的對象總是在進程堆中分配（動態分配）。
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作者：amcp9
來源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/amcp9/article/details/79597481
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操作系統---棧區與堆區 轉自：https://blog.csdn.net/amcp9/article/details/79597481