棧，就是那些由編譯器在須要的時候配置設定，在不須要的時候自己主動清除的變量的存儲區。裡面的變量一般是局部變量、函數參數等。在一個程序中。位于使用者虛拟位址空間頂部的是使用者棧，編譯器用它來實作函數的調用。和堆一樣，使用者棧在程式運作期間能夠動态地擴充和收縮。
堆，就是那些由 new 配置設定的記憶體塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應用程式去控制，一般一個 new 就要相應一個 delete。
假設程式猿沒有釋放掉，那麼在程式結束後。作業系統會自己主動回收。堆能夠動态地擴充和收縮。
自由存儲區。就是那些由 malloc 等配置設定的記憶體塊，他和堆是十分相似的。隻是它是用 free 來結束自己的生命的。
全局/靜态存儲區，全局變量和靜态變量被配置設定到同一塊記憶體中，在曾經的 C 語言中。全局變量又分為初始化的和未初始化的（初始化的全局變量和靜态變量在一塊區域，未初始化的全局變量與靜态變量在相鄰的還有一塊區域。同一時候未被初始化的對象存儲區能夠通過 void* 來訪問和操縱，程式結束後由系統自行釋放），在 C++ 裡面沒有這個區分了。他們共同占用同一塊記憶體區。
常量存儲區，這是一塊比較特殊的存儲區，他們裡面存放的是常量，不同意改動（當然，你要通過非正當手段也能夠改動，并且方法非常多）
明白區分堆與棧
在 BBS 上。堆與棧的區分問題。似乎是一個永恒的話題，由此可見，剛開始學習的人對此往往是混淆不清的，是以我決定拿他第一個開刀。
首先。我們舉一個樣例：
void f() { int* p=new int[5]; } 這條短短的一句話就包括了堆與棧，看到 new，我們首先就應該想到，我們配置設定了一塊堆記憶體。那麼指針 p 呢？他配置設定的是一塊棧記憶體，是以這句話的意思就是：在棧記憶體中存放了一個指向一塊堆記憶體的指針 p。在程式會先确定在堆中配置設定記憶體的大小，然後調用 operator new 配置設定記憶體，然後傳回這塊記憶體的首位址。放入棧中。他在 VC6 下的彙編代碼例如以下：
00401028 push 14h
0040102A call operator new (00401060)
0040102F add esp,4
00401032 mov dword ptr [ebp-8],eax
00401035 mov eax,dword ptr [ebp-8]
00401038 mov dword ptr [ebp-4],eax 這裡。我們為了簡單并沒有釋放記憶體，那麼該怎麼去釋放呢？是 delete p 麼？噢。錯了，應該是 delete []p。這是為了告訴編譯器：我删除的是一個數組，VC6 就會依據對應的 Cookie 資訊去進行釋放記憶體的工作。
好了，我們回到我們的主題：堆和棧到底有什麼差别？
基本的差别由下面幾點：
1、管理方式不同；
2、空間大小不同；
3、是否能産生碎片不同。
4、生長方向不同；
5、配置設定方式不同。
6、配置設定效率不同；
管理方式：對于棧來講，是由編譯器自己主動管理，無需我們手工控制；對于堆來說，釋放工作由程式猿控制，easy産生memory leak。
空間大小：一般來講在 32 位系統下。堆記憶體能夠達到4G的空間。從這個角度來看堆記憶體差點兒是沒有什麼限制的。可是對于棧來講，一般都是有一定的空間大小的。比如。在VC6以下，預設的棧空間大小是1M（好像是，記不清楚了）。當然，我們能夠改動：打開project，依次操作菜單例如以下：Project->Setting->Link，在 Category 中選中 Output，然後在 Reserve 中設定堆棧的最大值和 commit。注意：reserve 最小值為 4Byte；commit 是保留在虛拟記憶體的頁檔案中面，它設定的較大會使棧開辟較大的值，可能添加記憶體的開銷和啟動時間。
碎片問題：對于堆來講。頻繁的 new/delete 勢必會造成記憶體空間的不連續，進而造成大量的碎片，使程式效率減少。
對于棧來講，則不會存在這個問題。由于棧是先進後出的隊列，他們是如此的一一相應，以至于永遠都不可能有一個記憶體塊從棧中間彈出。在他彈出之前，在他上面的後進的棧内容已經被彈出，具體的能夠參考資料結構。這裡我們就不再一一讨論了。
生長方向：對于堆來講，生長方向是向上的，也就是向着記憶體位址添加的方向；對于棧來講，它的生長方向是向下的。是向着記憶體位址減小的方向增長。
配置設定方式：堆都是動态配置設定的，沒有靜态配置設定的堆。棧有2種配置設定方式：靜态配置設定和動态配置設定。靜态配置設定是編譯器完畢的，比方局部變量的配置設定。
動态配置設定由 malloc 函數進行配置設定，可是棧的動态配置設定和堆是不同的。他的動态配置設定是由編譯器進行釋放。無需我們手工實作。
配置設定效率：棧是機器系統提供的資料結構，計算機會在底層對棧提供支援：配置設定專門的寄存器存放棧的位址，壓棧出棧都有專門的指令運作，這就決定了棧的效率比較高。堆則是 C/C++ 函數庫提供的，它的機制是非常複雜的。比如為了配置設定一塊記憶體，庫函數會依照一定的算法（詳細的算法能夠參考資料結構/作業系統）在堆記憶體中搜尋可用的足夠大小的空間。假設沒有足夠大小的空間（可能是因為記憶體碎片太多），就有可能調用系統功能去添加程式資料段的記憶體空間。這樣就有機會分到足夠大小的記憶體，然後進行傳回。
顯然。堆的效率比棧要低得多。
從這裡我們能夠看到。堆和棧相比，因為大量 new/delete 的使用，easy造成大量的記憶體碎片；因為沒有專門的系統支援，效率非常低。因為可能引發使用者态和核心态的切換。記憶體的申請。代價變得更加昂貴。
是以棧在程式中是應用最廣泛的。就算是函數的調用也利用棧去完畢，函數調用過程中的參數，傳回位址，EBP 和局部變量都採用棧的方式存放。
是以，我們推薦大家盡量用棧。而不是用堆。
盡管棧有如此衆多的優點，可是因為和堆相比不是那麼靈活。有時候配置設定大量的記憶體空間，還是用堆好一些。
不管是堆還是棧，都要防止越界現象的發生（除非你是有益使其越界）。由于越界的結果要麼是程式崩潰，要麼是摧毀程式的堆、棧結構。産生以想不到的結果,就算是在你的程式執行過程中，沒有發生上面的問題，你還是要小心。說不定什麼時候就崩掉，那時候 debug 但是相當困難的 ：）
對了。另一件事，假設有人把堆棧合起來說，那它的意思是棧。可不是堆，呵呵。清楚了？
static 用來控制變量的存儲方式和可見性
函數内部定義的變量，在程式運作到它的定義處時，編譯器為它在棧上配置設定空間。函數在棧上配置設定的空間在此函數運作結束時會釋放掉，這樣就産生了一個問題: 假設想将函數中此變量的值儲存至下一次調用時，怎樣實作？ 最easy想到的方法是定義一個全局的變量。但定義為一個全局變量有很多缺點。最明顯的缺點是破壞了此變量的訪問範圍（使得在此函數中定義的變量，不隻受此 函數控制）。須要一個資料對象為整個類而非某個對象服務，同一時候又力求不破壞類的封裝性。即要求此成員隐藏在類的内部，對外不可見。
static 的内部機制：
靜态資料成員要在程式一開始執行時就必須存在。由于函數在程式執行中被調用，是以靜态資料成員不能在不論什麼函數内配置設定空間和初始化。
這樣。它的空間配置設定有三個可能的地方。一是作為類的外部接口的頭檔案，那裡有類聲明；二是類定義的内部實作，那裡有類的成員函數定義；三是應用程式的 main(）函數前的全局資料聲明和定義處。
靜态資料成員要實際地配置設定空間，故不能在類的聲明中定義（僅僅能聲明資料成員）。
類聲明僅僅聲明一個類的“尺寸和規格”，并不進行實際的記憶體配置設定，是以在類聲明中寫成定義是錯誤的。它也不能在頭檔案裡類聲明的外部定義，由于那會造成在多個使用該類的源檔案裡。對其反複定義。
static 被引入以告知編譯器，将變量存儲在程式的靜态存儲區而非棧上空間。靜态資料成員按定義出現的先後順序依次初始化。注意靜态成員嵌套時，要保證所嵌套的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。
static 的優勢：
能夠節省記憶體。由于它是全部對象所公有的，是以，對多個對象來說。靜态資料成員僅僅存儲一處。供全部對象共用。靜态資料成員的值對每一個對象都是一樣。但它的 值是能夠更新的。
僅僅要對靜态資料成員的值更新一次。保證全部對象存取更新後的同樣的值，這樣能夠提高時間效率。引用靜态資料成員時。採用例如以下格式：
<類名>::<靜态成員名>
假設靜态資料成員的訪問權限同意的話(即 public 的成員)，可在程式中。按上述格式來引用靜态資料成員。
Ps：
(1) 類的靜态成員函數是屬于整個類而非類的對象。是以它沒有this指針，這就導緻了它僅能訪問類的靜态資料和靜态成員函數。
(2) 不能将靜态成員函數定義為虛函數。
(3) 因為靜态成員聲明于類中，操作于其外，是以對其取位址操作，就多少有些特殊。變量位址是指向其資料類型的指針。函數位址類型是一個“nonmember 函數指針”。
(4) 因為靜态成員函數沒有 this 指針。是以就差點兒相同等同于 nonmember 函數，結果就産生了一個意想不到的優點：成為一個 callback 函數，使得我們得以将 c++ 和 c-based x window 系統結合，同一時候也成功的應用于線程函數身上。
(5) static 并沒有添加程式的時空開銷。相反她還縮短了子類對父類靜态成員的訪問時間。節省了子類的記憶體空間。
(6) 靜态資料成員在<定義或說明>時前面加keyword static。
(7) 靜态資料成員是靜态存儲的。是以必須對它進行初始化。
(8) 靜态成員初始化與一般資料成員初始化不同：
初始化在類體外進行。而前面不加 static，以免與一般靜态變量或對象相混淆；
初始化時不加該成員的訪問權限控制符 private、public；
初始化時使用作用域運算符來标明它所屬類；
是以我們得出靜态資料成員初始化的格式：
<資料類型><類名>::<靜态資料成員名>=<值>
(9) 為了防止父類的影響，能夠在子類定義一個與父類同樣的靜态變量，以屏蔽父類的影響。
這裡有一點須要注意：我們說靜态成員為父類和子類共享。但我們有反複定義了靜态成員。這會不會引起錯誤呢？不會，我們的編譯器採用了一種絕妙的手法：name-mangling 用以生成唯一的标志。
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補充說明：
2.堆和棧的差别主要有一下幾點：
2.1管理方式不同
stack:由系統自己主動配置設定。 比如。聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自己主動在棧中為b開辟空間
heap: 須要程式猿自己申請，并指明大小，在c中malloc函數
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運算符
如p2 = (char *)malloc(10);
可是注意p1、p2本身是在棧中的。
2.2 申請後系統的響應
棧：僅僅要棧的剩餘空間大于所申請空間，系統将為程式提供記憶體。否則将報異常提示棧溢出。
堆：首先應該知道作業系統有一個記錄空暇記憶體位址的連結清單，當系統收到程式的申請時。 會周遊該連結清單，尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點，然後将該結點從空暇結點連結清單中删除，并将該結點的空間配置設定給程式。另外。對于大多數系統。會在這塊記憶體空間中的首位址處記錄本次配置設定的大小。這樣，代碼中的delete語句才幹正确的釋放本記憶體空間。另外。因為找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小，系統會自己主動的将多餘的那部分又一次放入空暇連結清單中。
2.3碎片問題
對于堆來講，頻繁的new/delete勢必會造成記憶體空間的不連續，進而産生大量的碎片，使程式效率減少。
對于棧來講。則不會存在這個問題，由于棧是後進先出的隊列，他們是如此的一一相應，以至于永遠都不可能有一個記憶體塊從棧中間彈出，在它彈出之前。在它上面的後進棧的内容已經被彈出。
2.4生長方向
對于堆來講。生長方向是向上的，也就是想着記憶體位址添加的方向。
對于棧來講，它的生長方向是向下的，是向着記憶體位址減小的方向增長。
2.5配置設定方式
堆是動态配置設定的，沒有靜态配置設定的堆。
棧有兩種配置設定方式：靜态配置設定和動态配置設定。靜态配置設定時編譯器完畢的，比方局部變量的配置設定。動态配置設定由函數alloca函數進行配置設定，可是棧的動态配置設定和堆石不同的，它的動态配置設定是由編譯器進行釋放，無需我們手工是想。
2.6 配置設定效率
棧是機器系統提供的資料結構，計算機會在底層堆棧提供支援：配置設定專門的寄存器存放棧的位址，壓棧出棧都有專門的指令運作，這就決定了棧的效率比較高。
堆則是c/c++函數庫提供的，它的機制是非常複雜的，比如為了配置設定一塊記憶體。庫函數會依照一定的算法在堆記憶體中搜尋可用的足夠大小的空間，假設沒有足夠大小的空間（可能是因為碎片太多），就有可能調用系統功能去添加程式資料段的記憶體空間，這樣就有機會分到足夠大小的記憶體，然後進行傳回。顯然，堆得效率比棧要低得多。
2.3申請大小的限制
棧：在Windows下,棧是向低位址擴充的資料結構，是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是棧頂的位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确定的常數），假設申請的空間超過棧的剩餘空間時。将提示overflow。
是以。能從棧獲得的空間較小。
堆：堆是向高位址擴充的資料結構。是不連續的記憶體區域。
這是因為系統是用連結清單來存儲的空暇記憶體位址的，自然是不連續的。而連結清單的周遊方向是由低位址向高位址。
堆的大小受限于計算機系統中有效的虛拟記憶體。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。
2.4申請效率的比較：
棧由系統自己主動配置設定，速度較快。但程式猿是無法控制的。
堆是由new配置設定的記憶體，一般速度比較慢，并且easy産生記憶體碎片,隻是用起來最友善.
另外。在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc配置設定記憶體，他不是在堆，也不是在棧是直接在程序的位址空間中保留一快記憶體，盡管用起來最不友善。可是速度快，也最靈活。
2.5堆和棧中的存儲内容
棧： 在函數調用時。第一個進棧的是主函數中後的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的位址，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。
注意靜态變量是不入棧的。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位址，也就是主函數中的下一條指令，程式由該點繼續執行。
堆：通常是在堆的頭部用一個位元組存放堆的大小。
堆中的詳細内容有程式猿安排。
2.6存取效率的比較
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在執行時刻指派的；
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就确定的。
可是，在以後的存取中。在棧上的數組比指針所指向的字元串(比如堆)快。比方：
[cpp] view
plain copy
- #include
- void main()
- {
- char a = 1;
- char c[] = "1234567890";
- char *p ="1234567890";
- a = c[1];
- a = p[1];
- return;
- }
相應的彙編代碼
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
第一種在讀取時直接就把字元串中的元素讀到寄存器cl中。而另外一種則要先把指針值讀到edx中。在依據edx讀取字元，顯然慢了。
2.7小結：
堆和棧的差别能夠用例如以下的比喻來看出：
使用棧就象我們去飯館裡吃飯，僅僅管點菜（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，他的優點是快捷，可是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴，比較麻煩，可是比較符合自己的口味。并且自由度大。
1、記憶體配置設定方面：
堆：一般由程式猿配置設定釋放， 若程式猿不釋放，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，配置設定方式是類似于連結清單。可能用到的keyword例如以下：new、malloc、delete、free等等。
棧：由編譯器(Compiler)自己主動配置設定釋放，存放函數的參數值。局部變量的值等。其操作方式類似于資料結構中的棧。
2、申請方式方面：
堆：須要程式猿自己申請。并指明大小。
在c中malloc函數如p1 = (char *)malloc(10)。在C++中用new運算符，可是注意p1、p2本身是在棧中的。
由于他們還是能夠覺得是局部變量。
棧：由系統自己主動配置設定。
比如。聲明在函數中一個局部變量 int b；系統自己主動在棧中為b開辟空間。
3、系統響應方面：
堆：作業系統有一個記錄空暇記憶體位址的連結清單，當系統收到程式的申請時。會周遊該連結清單，尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點，然後将該結點從空暇結點連結清單中删除，并将該結點的空間配置設定給程式，另外。對于大多數系統，會在這塊記憶體空間中的首位址處記錄本次配置設定的大小。這樣代碼中的delete語句才幹正确的釋放本記憶體空間。
另外因為找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小，系統會自己主動的将多餘的那部分又一次放入空暇連結清單中。
棧：僅僅要棧的剩餘空間大于所申請空間，系統将為程式提供記憶體，否則将報異常提示棧溢出。
4、限制大小方面：
堆：是向高位址擴充的資料結構。是不連續的記憶體區域。
這是因為系統是用連結清單來存儲的空暇記憶體位址的。自然是不連續的，而連結清單的周遊方向是由低位址向高位址。堆的大小受限于計算機系統中有效的虛拟記憶體。
由此可見。堆獲得的空間比較靈活，也比較大。
棧：在Windows下, 棧是向低位址擴充的資料結構，是一塊連續的記憶體的區域。這句話的意思是棧頂的位址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在WINDOWS下。棧的大小是固定的（是一個編譯時就确定的常數），假設申請的空間超過棧的剩餘空間時。将提示overflow。
是以，能從棧獲得的空間較小。
5、效率方面：
堆：是由new配置設定的記憶體，一般速度比較慢，并且easy産生記憶體碎片，隻是用起來最友善，另外。在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc配置設定記憶體，他不是在堆，也不是在棧是直接在程序的位址空間中保留一快記憶體，盡管用起來最不友善。
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