C++中的堆和棧分別是什么

這篇文章主要講解了“C++中的堆和棧分別是什么”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C++中的堆和棧分別是什么”吧！

C++作為一款C語言的升級版本，具有非常強大的功能。它不但能夠支持各種程序設計風格，而且還具有C語言的所有功能。我們在這里為大家介紹的是其中一個比較重要的內容，C++內存區域的基本介紹。

C++內存區域分為5個區域。分別是堆，棧，自由存儲區，全局/靜態存儲區和常量存儲區。

棧：由編譯器在需要的時候分配，在不需要的時候自動清除的變量存儲區。里面通常是局部變量，函數參數等。

堆：由new分配的內存塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應用程序去控制，一般一個new對應一個delete。如果程序員沒有釋放掉，那么在程序結束后，操作系統會自動回收。

自由存儲區：由malloc等分配的內存塊，和堆十分相似，不過它使用free來結束自己的生命。

全局/靜態存儲區：全局變量和靜態變量被分配到同一塊內存中，在以前的c語言中。全局變量又分為初始化的和未初始化的，在c++里面沒有這個區分了，他們共同占用同一塊內存。

常量存儲區：這是一塊比較特殊的存儲區，里面存放的是常量，不允許修改。

C++內存區域中堆和棧的區別：

管理方式不同：棧是由編譯器自動管理，無需我們手工控制；對于堆來說，釋放由程序員完成，容易產生內存泄漏。

空間大小不同：一般來講，在32為系統下面，堆內存可達到4G的空間，從這個角度來看堆內存幾乎是沒有什么限制的。但是對于棧來講，一般都是有一定空間大小的，例如，在vc6下面，默認的棧大小好像是1M。當然，也可以自己修改：打開工程。 project-->setting-->link，在category中選中output，然后再reserve中設定堆棧的最大值和 commit。

能否產生碎片：對于堆來講，頻繁的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。對于棧來講，則不會存在這個問題。

生長方向不同：對于堆來講，生長方向是向上的，也就是向著內存地址增加的方向；對于棧來講，它的生長方式是向下的，是向著內存地址減小的方向增長。

分配方式不同：堆都是動態分配的；棧有靜態和動態兩種分配方式。靜態分配由編譯器完成，比如局部變量的分配。動態分配由alloca函數進行、但棧的動態分配和堆是不同的，它的動態分配由編譯器進行釋放，無需我們手工實現。

分配效率不同：棧是機器系統提供的數據結構，計算機會在底層對棧提供支持：分配專門的寄存器存放棧的地址，壓棧出棧都有專門的指令執行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是c/c++庫函數提供的，機制很復雜。庫函數會按照一定的算法進行分配。顯然，堆的效率比棧要低得多。

進程內存中的映像，主要有代碼區，堆（動態存儲區，new/delete的動態數據），棧，靜態存儲區

內存區域地址從低到高的方向：代碼區，靜態存儲區，堆，棧

堆”和“棧”是獨立的概念平常說的“堆棧”實際上是兩個概念：“堆”和“棧”。在英文中，堆是heap，棧是stack，不知道什么時候，什么原因，在中文里，這兩個不同的概念硬是被搞在一起了，所以，圍繞這個混合詞所發生的誤解和爭執這幾年就沒有斷過。 

“棧”一般是由硬件（CPU）實現的，CPU用棧來保存調用子程序（函數）時的返回地址，高級語言有時也用它作為局部變量的存儲空間。 

“堆”是個實實在在的軟件概念，使用與否完全由編程者“顯示地（explicitly）”決定，如malloc。 

程序經過編譯連接生成執行程序后，堆和棧的起始地址就已經確定了（具體說，是通過“連接程序”），在一個具有反向增長的棧的CPU上，數據空間可表示如下： 

低　　　　->｜－－－－－－－－－－－－－－－－－｜ 
　　　　　　｜　全局量（所有已初始化量 .data，　｜ 
　　　　　　｜　未初始化量 .bss ）　　　　　　　｜ 
　　堆起始->｜－－－－－－－－－－－－－－－－－｜ 
　　　　　　｜　　　　堆向高地址增長　　　　　　｜ 
　　　　　　｜　　　　　　　　　　　　　　　　　｜ 
　　　　　　｜　　　　　　　　　　　　　　　　　｜ 
　　　　　　｜　　　　　自由空間　　　　　　　　｜ 
　　　　　　｜　　　　　　　　　　　　　　　　　｜ 
　　　　　　｜　　　　　　　　　　　　　　　　　｜ 
　　　　　　｜　　　　棧向低地址增長　　　　　　｜ 
高　棧起始->｜－－－－－－－－－－－－－－－－－｜ 

在內存中，“堆”和“棧”共用全部的自由空間，只不過各自的起始地址和增長方向不同，它們之間并沒有一個固定的界限，如果在運行時，“堆”和 “棧”增長到發生了相互覆蓋時，稱為“棧堆沖突”，系統肯定垮臺。由于開銷方面的原因，各種編譯在實現中都沒有考慮解決這個問題，只有靠設計者自己解決，比如增加內存等。 

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說明（128為例）硬堆棧： 
即SP，通常匯編中講的所謂堆棧（用于PC指針等壓棧），一般設置從片內RAM的頂部0X10FF開始向下生長，基本上64個足夠足夠了 
軟件堆棧： 
C編譯器自動分配的堆棧，在硬堆棧和全局變量之間的空間，也是向下生長，一般用于局部變量。比如一個子程序定義一個局部變量A[256]，那么此空間即在軟堆棧中，假設當前軟堆棧用到0X800，分派A[256]后，軟堆棧用到0X700，A[0]地址為0X700，A[1]地址為 0X701 ……，當然如果局部變量較少，用寄存器就可以了，用不著軟堆棧了。此子程序退出后軟堆棧恢復到0X800。 
另：你的C程序編譯后，生成的匯編文件中，R28：R29就是軟堆棧指針 

感謝各位的閱讀，以上就是“C++中的堆和棧分別是什么”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C++中的堆和棧分別是什么這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！