堆栈

　　堆栈为两种数据结构。

　　堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构，只能在一端（成为栈顶[top]）对数据项就像插入和删除。

　　要点：堆，顺序随意；栈，后进先出（Last-In/First-Out）。

数据结构与操作系统中的堆栈对比

　　栈（操作系统stack）：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

　　栈使用的是一级缓存，他们通常都是被调用时处在存储空间中，调用完毕立即释放。

　　堆（操作系统heap）：一般由程序员操作释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收，分配方式类似于链表。

　　堆存放在二级缓存中，生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定。所以调用这些对象的速度要相对来的低一些。

　　栈（数据结构stack）：一种后进先出的数据结构。

　　堆（数据结构heap）：堆可以被看成是一棵树，如：堆排序。

堆和栈的区别

　　程序的内存分配

　　一个由C/C++编译的程序占用的内存分为一下几个部分

　　1、栈区（stack）-由编辑器自动分配释放，村反函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

　　2、堆区（heap）-由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束后可能由OS回收释放。注意：它与数据结构中的堆是两回事，分配方式类似于列表。

　　3、全局区（静态区）（static）-全局变量和静态变量的存储是放在一起的，初始化的全局变量和静态变量是在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。

　　4、文字常量区-常量字符串就是放在这里的，程序结束后由系统释放。

　　5、程序代码去-存放函数体的二进制代码。

堆和栈的理论知识  注这里指的是操作系统中的堆和栈

1、申请方式

　　栈（stack）：由系统自动分配。例如：在函数中声明一个局部变量int b；系统自动在栈中为b开辟空间。

　　堆（heap）：需要程序员自己申请，并指明大小。

2、申请后系统的响应

　　栈（stack）：只要栈的剩余空间大于所申请的空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

　　堆（heap）：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该列表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲节点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲列表中。

3、申请大小的限制

　　栈（stack）：在windows下，栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在windows下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间，将提示overflow。因此，能从栈中获得空间较小。

　　堆（heap）：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是由链表来存储空闲的内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

4、申请效率的比较

　　栈（stack）：栈由系统自动分配，速度较快，但程序员无法控制。

　　堆（heap）：堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来最方便。

　　另外，在windows下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不在栈，也不再堆，而是直接在进程的地址空间保留一块内存，虽然用起来最不方便，但是速度快，也最灵活。

5、堆和栈中的存储内容

　　栈（stack）：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中函数调用后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数C 的编译器中参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。

　　当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该店继续运行。

　　堆（heap）：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员自定。

6、小结

　　堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：

　　使用栈（stack）就像我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗完、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。

　　使用堆（heap）就像是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，有且自由度大。

堆和栈的主要区别  注：这里指的是数据结构中的堆和栈

　　堆（heap）实际上指的就是（满足堆性质的）优先队列的一种数据结构，第一个元素有最高的优先权；

　　栈（stack）实际上就是满足后进先出的性质的数学或数据结构。

补充

　　堆栈是一种存储部件，即数据的写入和读出不需要提供地址，而是根据写入的顺序决定读出的顺序

　　形象来说，栈就是一条流水线，而流水线中加工的就是方法的主要程序，再分配栈时，由于程序是自上而下顺序执行，就将程序指令一条条压入栈中，就像流水线一样。而堆上站着的就是程序员，他们加工流水线中的商品，由程序员决定何时加工，如何加工。而我们通常使用new运算符为对象在堆上分配内存（C#），堆上寻找对象的任务交给句柄，而栈中由指针管理。