堆與棧

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堆棧，堆棧，從一開始編程課的時候，老師就和我們在說，好的東西都放在棧裡，垃圾的東西放在堆裡，我一直不能完全理解，直到後來做了一些嵌入式的項目和上了一些課，有了一些自己的理解。

堆棧：分為堆和棧。

從資料結構的角度來說：堆和棧分別屬於不同的資料結構，棧是一種特殊的線性結構，可以認為它是一種特殊的線性表，但是添加和刪除的方式比較特別，這個線性表只能從尾部添加（俗稱入棧），也必須從尾部刪除（出棧或彈棧），也就是所謂的先進後出。這個作用後面再說。而堆就不同了，堆是一種特殊的二叉樹，、是一個深度為h的樹，且滿足下列條件：1.從根到h-1層是一個完全二叉樹；2.任意節點都小於它的後裔，最小元在堆的根上（維基百科）。

從資料結構上說，這兩種就是不一樣了，棧是線性結構，而堆是樹形結構。

但是我們在實際的操作時候，是對記憶體進行操作，所以從記憶體的角度，堆棧又和上面定義的有所不同。

從嵌入式c語言編程的角度，一般程式都放在flash中，而實際啟動並執行時候，都是在RAM中進行操作，所以一開始就需要在記憶體中分配空間，在一開始分配空間時候，先分配一些空間用於儲存全域變數，並分配一個棧的空間，這個棧的大小取決於記憶體的大小和分配策略。而堆就相當於後面記憶體中：除了常量區，代碼區，棧等之後的空閑地區。

下面一段代碼，可以比較簡單的看出來平時我們寫的變數一般寫在哪裡：

#include "stdafx.h"#include <iostream>using namespace std;int main(){int a = 0;  //a在棧裡char b = ' ';//b在棧裡static int c =0;//c在靜態區char *p1 = (char *)malloc(10); free(p1)//p1在堆上 return 0;}

所以棧（stack）和堆（heap）在記憶體上有以下不同：

第一點是分配空間上的不同，棧是系統分配空間，只要棧還有空間，系統就會分配，但是堆都是像記憶體中自動申請；

第二點就是釋放空間的不同，棧是系統自動釋放，而堆裡的東西需要程式員手動釋放，如果不釋放，會一直佔用記憶體空間。但是棧的分配空間小很多，如果寫一句，char a[10000]; 一般debug的時候都會報錯——棧溢出。而堆一般不會出現這種情況，因為堆是記憶體中閒置空間，一般系統會以鏈表的形式記錄下記憶體中閒置空間，所以不需要太在意記憶體空間不夠；

第三點是效率，可以分為訪問效率和儲存效率，在訪問效率方面：棧由系統分配，速度快，而堆訪問速度慢；在儲存方面，由於這涉及到記憶體與cache映射，堆一般是在二級cache中，棧一般用的是一級cache，硬體上的儲存速度就不一樣，然後是程式實際執行邏輯，堆用malloc，需要尋找閒置記憶體，而棧只需要沒有棧溢出，就可以直接儲存。

綜上，棧使用最方便，最無腦，別人幫你分配好一切（系統，編譯器），也珍貴（空間小，在範圍馬上就被回收）；而堆比棧麻煩的多，唯一的好處是可以自己動態分配較大空間。這麼一來，還是真像以前那個C++老師說的那樣，好東西還真都是放在棧裡的。