2.1.3、堆和栈究竟有什么区别

好了，我们回到我们的主题：堆和栈究竟有什么区别？
主要的区别由以下几点:

(1). 管理方式不同

(2). 空间大小不同

(3). 能否产生碎片不同

(4). 生长方向不同

(5). 分配方式不同

(6). 分配效率不同

管理方式：对于栈来讲，是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对于堆来说，
释放工作由程序员控制，容易产生 memory leak。

空间大小：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（好像是，记不清楚了）。

当然，我们可以修改：
打开工程，依次操作菜单如下：Project->Setting->Link，在 Category 中选中
Output，然后在 Reserve 中设定堆栈的最大值和 commit。

注意：reserve 最小值为 4Byte；commit 是保留在虚拟内存的页文件里面，它设
置的较大会使栈开辟较大的值，可能增加内存的开销和启动时间。
碎片问题：对于堆来讲，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，详细的
可以参考数据结构，这里我们就不再一一讨论了。
生长方向：对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向；
对于栈来讲，它的生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增长。
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。

分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配
专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效
率比较高。堆则是 C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的，例如为了分配
一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）
在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可能是由于
内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，这样就
有机会分到足够大小的内存，然后进行返回。显然，堆的效率比栈要低得多。

从这里我们可以看到，堆和栈相比，由于大量 new/delete 的使用，容易造成大
量的内存碎片；由于没有专门的系统支持，效率很低；由于可能引发用户态和核
心态的切换，内存的申请，代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广泛的，
就算是函数的调用也利用栈去完成，函数调用过程中的参数，返回地址，EBP 和
局部变量都采用栈的方式存放。所以，我们推荐大家尽量用栈，而不是用堆。
虽然栈有如此众多的好处，但是由于和堆相比不是那么灵活，有时候分配大量的
内存空间，还是用堆好一些。

无论是堆还是栈，都要防止越界现象的发生（除非你是故意使其越界），因为越
界的结果要么是程序崩溃，要么是摧毁程序的堆、栈结构，产生以想不到的结果,
就算是在你的程序运行过程中，没有发生上面的问题，你还是要小心，说不定什
么时候就崩掉，那时候 debug 可是相当困难的：）