堆栈和内存的关系

秒速五厘米 2023-10-12 20:05 110阅读 0赞

### 堆与栈的区别详细总结 ###

*  堆
 *  栈
 *  共同点
 *  不同点
 *   *  申请方式不同
     *  申请大小不同
     *  申请效率不同
     *  存储内容不同
     *  底层不同
     *  碎片问题
     *  分配方式
     *  访问速度
     *  访问权限
     *  使用场景的选择
     *  元素进出顺序区别
 *  栈内存和堆内存
 *   *  程序的内存分配
     *  栈内存的定义
     *  堆内存的定义
     *  栈内存和堆内存的区别
     *  举例说明
     *   *  内存定义过程
         *  堆和栈联系的方式

# 堆 #

堆是一个动态的概念。堆是在运行的时候确定的。

堆可以被看成是一颗树，如：堆排序。

# 栈 #

栈是一个静态的概念。栈是在编译的时候确定的。栈的大小在编译的时候就定好了。

栈是一种先进后出的数据结构。

# 共同点 #

堆和栈的空间都是在内存上，都是在RAM上的。

堆和栈都可以做内存，两者都是数据结构。

一般情况下，如果有人把堆栈合起来说，那指的是栈，不是堆。

# 不同点 #

## 申请方式不同 ##

栈是由系统自动分配，而堆是人为申请开辟的。

## 申请大小不同 ##

栈的空间比较小，而堆获得的空间比较大。

一般来讲在32位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定的空间大小的，例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M。

## 申请效率不同 ##

栈由系统自动的分配，速度快，而堆一般速度比较慢。

## 存储内容不同 ##

栈在函数调用时，函数调用语句的下一条语句的地址第一个进栈。然后函数的各个参数进栈。其中静态变量是不入栈的。

而堆一般是在头部用一个字节堆的大小，堆中具体的内容是人为安排的。

## 底层不同 ##

栈是连续的空间，而堆是不连续的空间。

## 碎片问题 ##

对于于堆来讲，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，因为栈是先进后出的队列，他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，在他弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出。

## 分配方式 ##

**堆都是动态分配的**，没有静态分配的堆。

栈有2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alloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。

## 访问速度 ##

因为堆是动态的，所以堆的访问速度要慢于静态的栈。

## 访问权限 ##

一个函数调用，里面的数据都是在栈上的。这个栈上的数据是无法被另一个函数访问的。这是栈的一个特点。不同函数栈中的数据不能共享。同样的，这个原则也适用于多线程。

每启动一个线程，实际上是启动一个函数。同样的，它也会有各自的栈。线程之间栈的数据也是不能共享的。

堆是在我们进程上的堆，只要在这个进程上，只要在这个application内，所有的线程都可以访问这个堆上的数据。

当然，堆上的数据申请了之后，在不同的编程语言下可能处理的方式也不一样，有的是用garbage collection，有的是用自己去释放的方式，比如free malloc，像c和c++，有的则需要把它设置为null。

## 使用场景的选择 ##

当你的size不确定的时候，肯定用堆不用栈。

当你确定的话，因为效率的问题，你肯定需要用栈，这会极大地提高你的运行速度。

再一个就是你想要使用非常庞大的内存的时候，一般不去用栈，一般是去用堆。你用完了赶快释放掉。

## 元素进出顺序区别 ##

堆：先进先出  
栈：先进后出

# 栈内存和堆内存 #

## 程序的内存分配 ##

1.  **栈区**（stack）：由编译器自动分配释放，存放**函数的参数值**，**局部变量的值**等。
2.  **堆区**（heap）：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。
3.  **全局区**（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，吃实话的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。
4.  **文字常量区**：常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
5.  **程序代码区**：存放函数体的二进制代码。

## 栈内存的定义 ##

栈内存首先是一片内存区域，存储的是局部变量，凡是定义在方法中的都是局部变量（方法外的是全局变量）。

for循环内部定义的也是局部变量，是先加载函数才能进行局部变量的定义，所以方法先进栈，然后再定义变量，变量有自己的作用域，一旦离开作用域，变量就会被释放。

栈内存的更新速度很快，因为局部变量的生命周期都很短。

## 堆内存的定义 ##

存储的是数组和对象（其实数组就是对象），凡是new建立的都是在堆中，堆中存放的都是实体（对象），实体用于封装数据，而且是封装多个（实体的属性）。

如果一个数据消失，这个实体也没有消失，还可以用，所以堆是不会随时释放的，但是栈不一样，栈里存放的都是单个变量，变量被释放了，那就没有了。堆里的实体虽然不会被释放，但是会被当成垃圾，Java有垃圾回收机制不定时的收取。

## 栈内存和堆内存的区别 ##

1.  栈内存存储的是局部变量而堆内存存储的是实体。
2.  栈内存的更新速度要快于堆内存，因为局部变量的生命周期很短。
3.  栈内存存放的变量生命周期一旦结束就会被释放，而堆内存存放的实体会被垃圾回收机制不定时的回收。

## 举例说明 ##

主函数里的如下语句

int []arr = new int[3];

### 内存定义过程 ###

主函数先进栈，在栈中定义一个变量arr，接下来为arr赋值，但是右边不是一个具体值，是一个实体。

实体创建在堆里，在堆里首先通过new关键字开辟一个空间，内存在存储数据的时候都是通过地址来体现的，地址是一块连续的二进制，然后给这个实体分配一个内存地址。

数组都是有一个索引，数组这个实体在堆内存中产生之后每个空间都会进行默认的初始化（这是堆内存的特点，未初始化的数据是不能用的，但在堆里是可以用的，因为初始化过了，但是在栈里没有），不同的类型初始化的值不一样。所以堆和栈里就创建了变量和实体。

![在这里插入图片描述][742adad7a293445d8b59086dc876a9fa.png]

### 堆和栈联系的方式 ###

上一小节介绍了给堆分配了一个地址，把堆的地址赋给arr，arr就通过地址指向了数组。

所以arr想操纵数组时，就通过地址，而不是直接把实体都赋给它。这种我们不再叫他基本数据类型，而称为引用数据类型。

称为arr引用了堆内存当中的实体。

**参考资料**：

1.  [堆和栈的区别是什么？][Link 1]
2.  [堆与栈的区别详细总结][Link 2]

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