认识 Stack 与 Heap

The Stack

什么是堆栈？它是计算机内存中的一个特殊区域，存储着被函数（包括main()函数）创建的临时变量。它由CPU非常紧密的管理和优化，是一种 LIFO （后进先出）的数据结构。函数每一次定义一个新的变量，它都会被放进堆栈中。当函数执行完成退出时，被这个函数放到堆栈里的变量都会被释放，也就是从堆栈中被删除。一旦堆栈变量被释放，对于其他的堆栈变量而言，这个特殊的内存区域就变的可用。

使用堆栈来存储变量的好处是内存是由系统来管理，你不必手动的分配和释放内存。更重要的是，CPU管理堆栈内存非常的高效，从里面读写变量都是非常快速的。

对于堆栈还有一个要注意的地方，堆栈是有小大限制的，并且随着底层操作系统的不同，这个大小也是不同的。

总结一下：

• 堆栈占用的大小会随着函数push和pop局部变量而增加和减小
• 堆栈内存不需要自己手动管理，它的分配和释放都是自动
• 堆栈有大小限制
• 堆栈变量仅在创建它们的函数运行时存在

The Heap

堆是计算机内存中不会自动为您管理的区域，并且不受CPU严格管理。它是内存中更自由浮动的区域（并且更大）。要在堆上分配内存，必须使用内置的C函数 malloc() 或 calloc() 。在堆上分配内存后，一旦不再需要，要使用 free() 释放该内存。如果不这样做，程序将发生所谓的内存泄漏，也就是说，堆上的内存仍将被保留（并且其他进程将无法使用）。

与堆栈不同，堆对变量大小没有限制（除了计算机物理内存限制以外）。相比于堆栈，堆内存的读写要稍慢一些，因为必须使用指针来访问堆上的内存数据。

还有一点和堆栈不同的是，在堆上创建的变量可以在程序中任何位置的任何函数访问。堆变量本质上是全局的。

利弊之分

Stack

• 非常快的访问速度
• 不必显示的取消分配的变量
• 内存空间由CPU高效的管理，因而不会变的碎片化
• 只能局部变量
• 变量不能调整大小

Heap

• 变量可以被全局访问
• 没有内存大小的限制
• 访问速度相对于堆栈要慢一些
• 无法保证有效利用空间，随着时间的推移，内存块可能会随着内存块的分配而碎片化，然后释放
• 必须手动的管理内存（分配和释放）
• 变量可以使用 realloc() 调整大小

什么时候应该使用堆，什么时候应该使用堆栈？

如果您需要分配一个大的内存块（例如，一个大 array 或一个大的 struct ），并且需要长时间保持该变量（例如全局变量），则应该在堆上分配它。如果您要处理的变量相对较小，并且只要使用它们的函数时使用，那么您应该使用堆栈，它更容易，更快捷。如果您需要像数组和结构这样的变量可以动态更改大小（例如，可以根据需要增加或缩小的数组），则可能需要在堆上分配它们，并使用动态内存分配函数，如 malloc() ， calloc() ， realloc() 和 free() 来“手动“管理该内存。