Heap和Stack區別詳解

一、基本概念

計算機內存分為兩種：堆和棧。堆是指進程所使用的動態分配內存的區域，棧是指函數調用時，所使用的臨時存儲空間。

堆和棧都是預留在內存中的區域，但它們的管理方式卻不同。堆是由程序員使用malloc等動態分配函數分配和釋放，棧則是由系統自動分配和釋放。

下面來詳細介紹堆和棧的區別。

二、內存管理

堆是由程序員使用動態存儲分配函數手動分配和釋放的內存，使用時需要調用相應的函數進行分配和釋放。堆的內存管理有較大的靈活性，但同時也對程序員的能力和責任提出了更高的要求。

    
        // 動態分配堆內存
        int* p = (int*)malloc(sizeof(int)*10); 
        // 釋放堆內存
        free(p);
    

棧內存的管理由系統自動完成，程序員不需要考慮內存管理問題，同時也不需要手動地分配和釋放內存。

    
        #include 

        void foo() {
            int a = 10; // 棧中分配內存
            printf("a = %d\n", a);
        }

        int main() {
            foo();
            return 0;
        }

三、存儲方式

堆和棧的存儲方式也不同，堆是不連續的內存空間，它的存儲方式類似於鏈表，由一個一個的塊組成。棧是連續的內存空間，它的存儲方式類似於數組。

    
        #include 
        #include 

        int main() {
            int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int)*10);
            int* p2 = (int*)malloc(sizeof(int)*10);

            printf("p1 = %p\n", p1); 
            printf("p2 = %p\n", p2); 

            free(p1);
            free(p2);

            return 0;
        }
    

輸出結果如下：

p1 = 0x7ffddd9f7900

p2 = 0x7ffddd9f7930

可以看到，堆中分配的內存不是連續的，而是由一塊一塊的內存組成的。

    
        #include 

        int main() {
            int a = 10;
            char c = 'a';
            double d = 3.14;

            printf("&a = %p\n", &a);
            printf("&c = %p\n", &c);
            printf("&d = %p\n", &d);

            return 0;
        }

輸出結果如下：

&a = 0x7ffeee8ecee4

&c = 0x7ffeee8ecee3

&d = 0x7ffeee8eced8

可以看到，變數a、c、d在內存中是連續存儲的，而且按聲明的順序從高地址到低地址排列。

四、速度和效率

堆比棧慢的原因是，堆需要手動分配和釋放內存，這個過程比棧自動管理的過程慢。另外，在程序運行過程中，堆需要不斷地進行內存分配和釋放，這會導致內存碎片，從而對程序運行效率造成影響。

棧的好處在於，系統自動管理內存，操作簡單高效，因此速度比堆快，而且不要求手動分配和釋放內存，從而避免了內存碎片問題。

五、內存大小

棧的內存大小通常受限於系統的硬體限制，一般為1M或2M，因此棧內存較小。堆的內存大小受制於計算機系統中可用的內存總量。

六、總結

堆和棧的區別在於內存管理方式、存儲方式、速度和效率、內存大小等方面。程序員在編寫程序時，需要根據具體情況選擇合適的內存區域，避免內存泄露和其他問題的發生。