堆和棧概要

在計算機領域，堆棧是一個不容忽視的概念，堆棧是兩種數據結構。堆棧都是一種數據項按序排列的數據結構，只能在一端（稱為棧頂（top））對數據項進行插入和刪除。在單片機應用中，堆棧是個特殊的存儲區，主要功能是暫時存放數據和地址，通常用來保護斷點和現場。

堆和棧的要點

堆，隊列優先，先進先出（FIFO—firstinfirstout）。

棧，先進后出（FILO—First-In/Last-Out）。

一般情況下，如果有人把堆棧合起來說，那它的意思是棧，可不是堆。

堆和棧的對比分析

1、堆棧空間分配

棧（操作系統）：由操作系統自動分配釋放，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類似于數據結構中的棧。

堆（操作系統）：一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結束時可能由OS回收，分配方式倒是類似于鏈表

2、堆棧緩存方式

棧使用的是一級緩存，他們通常都是被調用時處于存儲空間中，調用完畢立即釋放。

堆則是存放在二級緩存中，生命周期由虛擬機的垃圾回收算法來決定（并不是一旦成為孤兒對象就能被回收）。所以調用這些對象的速度要相對來得低一些。

3、堆棧數據結構區別

堆（數據結構）：堆可以被看成是一棵樹，如：堆排序。

棧（數據結構）：一種先進后出的數據結構。

堆和棧的聯系

主函數先進棧，在棧中定義一個變量arr，接下來為arr賦值，但是右邊不是一個具體值，是一個實體。實體創建在堆里，在堆里首先通過new關鍵字開辟一個空間，內存在存儲數據的時候都是通過地址來體現的，地址是一塊連續的二進制，然后給這個實體分配一個內存地址。數組都是有一個索引，數組這個實體在堆內存中產生之后每一個空間都會進行默認的初始化（這是堆內存的特點，未初始化的數據是不能用的，但在堆里是可以用的，因為初始化過了，但是在棧里沒有），不同的類型初始化的值不一樣。所以堆和棧里就創建了變量和實體：

給堆分配了一個地址，把堆的地址賦給arr，arr就通過地址指向了數組。所以arr想操縱數組時，就通過地址，而不是直接把實體都賦給它。這種我們不再叫他基本數據類型，而叫引用數據類型。稱為arr引用了堆內存當中的實體。（可以理解為c或c++的指針，Java成長自c++和c++很像，優化了c++）

如果當int［］arr=null;

arr不做任何指向，null的作用就是取消引用數據類型的指向。

當一個實體，沒有引用數據類型指向的時候，它在堆內存中不會被釋放，而被當做一個垃圾，在不定時的時間內自動回收，因為Java有一個自動回收機制，（而c++沒有，需要程序員手動回收，如果不回收就越堆越多，直到撐滿內存溢出，所以Java在內存管理上優于c++）。自動回收機制（程序）自動監測堆里是否有垃圾，如果有，就會自動的做垃圾回收的動作，但是什么時候收不一定。

所以堆與棧的區別很明顯：

1.棧內存存儲的是局部變量而堆內存存儲的是實體；

2.棧內存的更新速度要快于堆內存，因為局部變量的生命周期很短；

3.棧內存存放的變量生命周期一旦結束就會被釋放，而堆內存存放的實體會被垃圾回收機制不定時的回收。

堆與棧的主要區別

1、管理方式：對于棧來講，是由編譯器自動管理，無需我們手工控制；對于堆來說，釋放工作由程序員控制，容易產生memoryleak。

2、空間大小：一般來講在32位系統下，堆內存可以達到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，一般都是有一定的空間大小的，例如，在VC6下面，默認的棧空間大小是1M（好像是，記不清楚了）。當然，我們可以修改：

3、打開工程，依次操作菜單如下：Project-》Setting-》Link，在Category中選中Output，然后在Reserve中設定堆棧的最大值和commit。

注意：reserve最小值為4Byte；commit是保留在虛擬內存的頁文件里面，它設置的較大會使棧開辟較大的值，可能增加內存的開銷和啟動時間。

4、碎片問題：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，因為棧是先進后出的隊列，他們是如此的一一對應，以至于永遠都不可能有一個內存塊從棧中間彈出，在他彈出之前，在他上面的后進的棧內容已經被彈出，詳細的可以參考數據結構，這里我們就不再一一討論了。

5、生長方向：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，它的生長方向是向下的，是向著內存地址減小的方向增長。

6、分配方式：堆都是動態分配的，沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式：靜態分配和動態分配。靜態分配是編譯器完成的，比如局部變量的分配。動態分配由alloca函數進行分配，但是棧的動態分配和堆是不同的，他的動態分配是由編譯器進行釋放，無需我們手工實現。

7、分配效率：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++函數庫提供的，它的機制是很復雜的，例如為了分配一塊內存，庫函數會按照一定的算法（具體的算法可以參考數據結構/操作系統）在堆內存中搜索可用的足夠大小的空間，如果沒有足夠大小的空間（可能是由于內存碎片太多），就有可能調用系統功能去增加程序數據段的內存空間，這樣就有機會分到足夠大小的內存，然后進行返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。