區域性變數、全域性變數、堆、棧
預備知識—程式的記憶體分配
一個由C/C++編譯的程式佔用的記憶體分為以下幾個部分
- 棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放，存放函式的引數值，區域性變數的值等。其操作方式類似於資料結構中的棧。
- 堆區（heap） — 一般由程式設計師分配釋放，若程式設計師不釋放，程式結束時可能由OS回收 。注意它與資料結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於連結串列。
- 全域性區/靜態區（global/static）—，全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的，初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域， 未初始化的全域性變數、未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。 - 程式結束後有系統釋放 【靜態儲存區】
- 文字常量區—常量字串就是放在這裡的。程式結束後由系統釋放
- 程式程式碼區—存放函式體的二進位制程式碼。
一個正常的程式在記憶體中通常分為程式段、資料端、堆疊三部分。程式段裡放著程式的機器碼、只讀資料，這個段通常是隻讀，對它的寫操作是非法的。資料段放的是程式中的靜態資料。動態資料則通過堆疊來存放。
在記憶體中，它們的位置如下：
+------------------+ 記憶體低端
| 程式段 |
|------------------|
| 資料段 |
|------------------|
| 堆疊 |
+------------------+ 記憶體高階
堆疊是記憶體中的一個連續的塊
在高階語言中，程式函式呼叫、函式中的臨時變數都用到堆疊。為什麼呢？因為在呼叫一個函式時，我們需要對當前的操作進行保護，也為了函式執行後，程式可以正確的找到地方繼續執行，所以引數的傳遞和返回值也用到了堆疊。通常對區域性變數的引用是通過給出它們對SP的偏移量來實現的。另外還有一個基址指標（FP，在Intel晶片中是BP），許多編譯器實際上是用它來引用本地變數和引數的。通常，引數的相對FP的偏移是正的，區域性變數是負的。
當程式中發生函式呼叫時，計算機做如下操作：
在函式體中定義的變數通常是在棧上，用malloc, calloc, realloc等分配記憶體的函式分配得到的就是在堆上。在所有函式體外定義的是全域性量，加了static修飾符後不管在哪裡都存放在全域性區（靜態區），在所有函式體外定義的static變量表示在該檔案中有效，不能extern到別的檔案用；在函式體內定義的static表示只在該函式體內有效。另外，函式中的"adgfdf"這樣的字串存放在常量區。
對比：
1 效能
棧：棧存在於RAM中。棧是動態的，它的儲存速度是第二快的。stack
堆：堆位於RAM中，是一個通用的記憶體池。所有的物件都儲存在堆中。heap
2 申請方式
stack【棧】: 由系統自動分配。 例如，宣告在函式中一個區域性變數 int b; 系統自動在棧中為b開闢空間 。
heap【堆】: 需要程式設計師自己申請，並指明大小，在c中malloc函式 如p1 = (char *)malloc(10); 在C++中用new運算子 如p2 = (char *)malloc(10); 但是注意：p1、p2本身是在棧中的。
3 申請後系統的響應
棧【stack】：只要棧的剩餘空間大於所申請空間，系統將為程式提供記憶體，否則將報異常提示棧溢位。
堆【heap】：首先應該知道作業系統有一個記錄空閒記憶體地址的連結串列，當系統收到程式的申請時，會遍歷該連結串列，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閒結點連結串列中刪除，並將該結點的空間分配給程式；另外，對於大多數系統，會在這塊記憶體空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，程式碼中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。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，系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒連結串列中。
4 申請大小的限制
棧【stack】：在Windows下，棧是向低地址擴充套件的資料結構，是一塊連續的記憶體的區域。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餘空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。
堆【heap】：堆是向高地址擴充套件的資料結構，是不連續的記憶體區域。這是由於系統是用連結串列來儲存的空閒記憶體地址的，自然是不連續的，而連結串列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記憶體。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。
5 申請效率的比較
棧【stack】：由系統自動分配，速度較快。但程式設計師是無法控制的。
堆【heap】：是由new分配的記憶體，一般速度比較慢，而且容易產生記憶體碎片，不過用起來最方便.
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配記憶體，他不是在堆，也不是在棧是直接在程序的地址空間中保留一快記憶體，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。
6 堆和棧中的儲存內容
棧【stack】：在函式呼叫時，第一個進棧的是主函式中後的下一條指令（函式呼叫語句的下一條可執行語句）的地址，然後是函式的各個引數，在大多數的C編譯器中，引數是由右往左入棧的，然後是函式中的區域性變數。注意靜態變數是不入棧的。
當本次函式呼叫結束後，區域性變數先出棧，然後是引數，最後棧頂指標指向最開始存的地址，也就是主函式中的下一條指令，程式由該點繼續執行。
堆【heap】：一般是在堆的頭部用一個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程式設計師安排。
7 存取效率的比較
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在執行時刻賦值的； 而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的； 但是，在以後的存取中，在棧上的陣列比指標所指向的字串(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;
}
對應的彙編程式碼
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
第一種在讀取時直接就把字串中的元素讀到暫存器cl中，而第二種則要先把指標值讀到edx中，在根據edx讀取字元，顯然慢了。
小結：
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出：
使用棧就象我們去飯館裡吃飯，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餚，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。
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一般全域性變數存放在資料區，區域性變數存放在棧區，
動態變數存放在堆區，函式程式碼放在程式碼區。
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棧區是普通的棧資料結構,遵循LIFO後進先出的規則,區域性變數安排在那裡是ASM時就規定的,這樣可以在一個函式結束後平衡堆疊,操作簡單,效率高
堆(動態區)在這裡應當叫堆疊(不要和資料結構中的堆搞混)是程式在編譯時產生的一塊用於產生動態記憶體分配使用的塊,操作比較棧要麻煩許多,在分配時要判 斷最優的地址(防止產生無用的記憶體碎片(由於屢次的NEW和DELETE產生的夾在兩塊使用中記憶體中的空餘小記憶體(不容易被分配))),分配和回收時的效 率比棧低多了
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棧是系統提供的功能，特點是快速高效，缺點是有限制，資料不靈活；而堆是函式庫提供的功能，特點是靈活方便，資料適應面廣泛，但是效率有一定降低。棧是系 統資料結構，對於程序/執行緒是唯一的；堆是函式庫內部資料結構，不一定唯一。不同堆分配的記憶體無法互相操作。棧空間分靜態分配和動態分配兩種。靜態分配是 編譯器完成的，比如自動變數(auto)的分配。動態分配由malloc函式完成。棧的動態分配無需釋放(是自動的)，也就沒有釋放函式。為可移植的程式 起見，棧的動態分配操作是不被鼓勵的！堆空間的分配總是動態的，雖然程式結束時所有的資料空間都會被釋放回系統，但是精確的申請記憶體/ 釋放記憶體匹配是良好程式的基本要素。
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堆是程式設計師管理的,棧是系統管理的.
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另外關於靜態和全域性的一些問題：
靜態變數的特點：
1、 一次儲存：靜態區域性變數只被初始化一次，下一次初始化根據上一次的結果值，有點類似於c++中類的靜態成員變數，即無論該型別生成多少個例項物件，所有的物件共用一個靜態變數，到這裡就是無論這個函式呼叫多少次，該靜態變數只初始化一次，並沒有因為超出其生存期而被銷燬，只是外部不可見而已，用個例子說明之：
void fun1( int v )
{
static int value = v;
static int value = v;
}
int main( int arc, char *args[ ])
{
fun1( 50 );
fun1( 100 );
}
執行的結果是：value : 50 value : 50
說明在第二次呼叫fun1( )時的初始化value的採用的是上一次value的值，value在靜態區的儲存空間並沒有因為fun1( )的結束而被釋放，即體現了一次儲存；
2、 作用域限定：靜態修飾的作用域限定功能同時體現在函式與變數上；
a)對於函式而言，任何用static修飾的函式，其作用域僅為當前原始檔，而對外部來說這個函式是不可見的，即只有和其在同一原始檔中的函式才能呼叫這個靜態函式；反過來說，如果一個函式僅僅被同一原始檔中的其他函式呼叫，那麼這個函式應該宣告為靜態的，這樣做的好處在於：可以一定程度上的解決不同原始檔之間函式的命名衝突問題；
b)對於變數而言，static修飾的全域性變數，只在當前原始檔中有效，對外部不可見，外部檔案不能夠引用；
顧名思義，全域性變數是指能夠在全域性引用的變數，相對於區域性變數的概念，也叫外部變數；同靜態變數一樣，全域性變數位於靜態資料區，全域性變數一處定義，多處引用，用關鍵字“extern”引用“外部”的變數。
全域性變數也可以是靜態的，在前面有過說明，靜態全域性變數的意義就是不讓“外部”引用，是單個原始檔裡的全域性變數，即是編譯階段的全域性變數，而不是連線階段的全域性變數。
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通過上面的分析，我們不難得出以下結論：
1.靜態函式與普通函式的區別在於：靜態函式不可以被同一原始檔以外的函式呼叫。
2.靜態區域性變數與普通區域性變數的區別在於：靜態區域性變數只初始化一次，下一次初始化實際上是依然是上一次的值；
3.靜態全域性變數與普通全域性變數的區別在於：靜態全域性變數的作用域僅限於所在的原始檔。