本文轉自cnblogs，原文鏈接判斷棧和堆的生長方向，重新排版並修改了一些小錯誤:)。
如何判斷棧的增長方向？
對於一個用慣了i386系列機器的人來說，這似乎是一個無聊的問題，因爲棧就是從高地址向低地址增長。不過，顯然這不是這個問題的目的，既然把這個問題拿出來，問的就不只是i386系列的機器，跨硬件平臺是這個問題的首先要考慮到的因素。
在一個物質極大豐富的年代，除非無路可退，否則我們堅決不會使用匯編去解決問題，而對於這種有系統編程味道的問題，C是一個不錯的選擇。那接下來的問題就是如何用C去解決這個問題。
C在哪裏會用到棧呢？稍微瞭解一點C的人都會立刻給出答案，沒錯，函數。我們知道，局部變量都存在於棧之中。似乎這個問題立刻就得到了解答，用一個函數聲明兩個局部變量，然後比較兩個變量的地址，這樣就可以得到答案。
等一下，怎麼比較兩個變量的地址呢？
先聲明的先入棧，所以，它的第一個變量的地址如果是高的，那就是從上向下增長。“先聲明的先入棧”？這個結論從何而來？一般編譯器都會這麼處理。要是不一般呢？這種看似正確的方法實際上是依賴於編譯器的，所以，可移植性受到了挑戰。
那就函數加個參數，比較參數和局部變量的位置，參數肯定先入棧。那爲什麼不能局部變量先入棧？第一反應是怎麼可能，但仔細想來又沒有什麼不可以。所以，這種方法也依賴於編譯器的實現。
那到底什麼纔不依賴於編譯器呢？
不妨回想一下，函數如何調用。執行一個函數時，這個函數的相關信息都會出現棧之中，比如參數、返回地址和局部變量。當它調用另一個函數時，在它棧信息保持不變的情況下，會把它調用那個函數的信息放到棧中。
似乎發現了什麼，沒錯，兩個函數的相關信息位置是固定的，肯定是先調用的函數其信息先入棧，後調用的函數其信息後入棧。那接下來，問題的答案就浮出了水面。
比如，設計兩個函數，一個作爲調用方，另一個作爲被調用方。被調用方以一個地址（也就是指針）作爲自己的入口參數，調用方傳入的地址是自己的一個局部變量的地址，然後，被調用方比較這個地址和自己的一個局部變量地址，由此確定棧的增長方向。
給出了一個解決方案之後，我們再回過頭來看看爲什麼之前的做法問題出在哪。爲什麼一個函數解決不了這個問題。前面這個大概解釋了函數調用的過程，我們提到，函數的相關信息會一起送入棧，這些信息就包括了參數、返回地址和局部變量等等，在計算機的術語裏，有個說法叫棧幀，指的就是這些與一次函數調用相關的東西，而在一個棧幀內的這些東西其相對順序是由編譯器決定的，所以，僅僅在一個棧幀內做比較，都會有對編譯器的依賴。就這個問題而言，參數和局部變量，甚至包括返回地址，都是相同的，因爲它們在同一個棧幀內，它們之間的比較是不能解決這個問題的，而它們就是一個函數的所有相關信息，所以，一個函數很難解決這個問題。
好了，既然有了這個瞭解，顯然可以擴展一下前面的解決方案，可以兩個棧幀內任意的東西進行比較，比如，各自的入口參數，都可以確定棧的增長方向。
狂想一下，會不會有編譯器每次專門留下些什麼，等下一個函數的棧幀入棧之後，在把這個留下的東西入棧呢？這倒是個破壞的好方法。如果哪位知道有這麼神奇的編譯器，不妨告訴我。我們可以把它的作者拉過來打一頓，想折磨死誰啊！
#include<stdio.h>
void func1();
void func2(int *a);
void func1()
{
int a=0;
func2(&a);
}
void func2(int *a)
{
int b=0;
printf("%x\n%x\n",a,&b);
}
int main()
{
func1();
}
結果：
29f6ac
29f5c8
請按任意鍵繼續…
可以看到，a>b;說明生長方向向上。電腦中棧的增長方向是由高地址向低地址方向增長的。
爲什麼棧向下增長？
“這個問題與虛擬地址空間的分配規則有關，每一個可執行C程序，從低地址到高地址依次是：text，data，bss，堆，棧，環境參數變量；其中堆和棧之間有很大的地址空間空閒着，在需要分配空間的時候，堆向上漲，棧往下漲。”
這樣設計可以使得堆和棧能夠充分利用空閒的地址空間。如果棧向上漲的話，我們就必須得指定棧和堆的一個嚴格分界線，但這個分界線怎麼確定呢？平均分？但是有的程序使用的堆空間比較多，而有的程序使用的棧空間比較多。所以就可能出現這種情況：一個程序因爲棧溢出而崩潰的時候，其實它還有大量閒置的堆空間呢，但是我們卻無法使用這些閒置的堆空間。所以呢，最好的辦法就是讓堆和棧一個向上漲，一個向下漲，這樣它們就可以最大程度地共用這塊剩餘的地址空間，達到利用率的最大化！！
呵呵，其實當你明白這個原理的時候，你也會不由地驚歎當時設計計算機的那些科學家驚人的聰明和智慧！！
（堆棧方向相反極小情況會發生的問題，堆棧重疊）。
爲什麼要把堆和棧分開？
爲什麼要把堆和棧區分出來呢？棧中不是也可以存儲數據嗎？
第一，從軟件設計的角度看，棧代表了處理邏輯，而堆代表了數據。
這樣分開，使得處理邏輯更爲清晰。分而治之的思想。這種隔離、模塊化的思想在軟件設計的方方面面都有體現。第二，堆與棧的分離，使得堆中的內容可以被多個棧共享（也可以理解爲多個線程訪問同一個對象）。這種共享的收益是很多的。一方面這種共享提供了一種有效的數據交互方式(如：共享內存)，另一方面，堆中的共享常量和緩存可以被所有棧訪問，節省了空間。
第三，棧因爲運行時的需要，比如保存系統運行的上下文，需要進行地址段的劃分。由於棧只能向下增長，因此就會限制住棧存儲內容的能力。而堆不同，堆中的對象是可以根據需要動態增長的，因此棧和堆的拆分，使得動態增長成爲可能，相應棧中只需記錄堆中的一個地址即可。
第四，面向對象就是堆和棧的完美結合。其實，面向對象方式的程序與以前結構化的程序在執行上沒有任何區別。但是，面向對象的引入，使得對待問題的思考方式發生了改變，而更接近於自然方式的思考。當我們把對象拆開，你會發現，對象的屬性其實就是數據，存放在堆中；而對象的行爲（方法），就是運行邏輯，放在棧中。我們在編寫對象的時候，其實即編寫了數據結構，也編寫的處理數據的邏輯。不得不承認，面向對象的設計，確實很美。
遞歸溢出原因：
1.遞歸層次太深。
2.人爲
#include
int main ( )
{
char name[8];
printf("Please type your name: ");
gets(name);
printf("Hello, %s!", name);
return 0;
}
編譯並且執行，我們輸入ipxodi,就會輸出Hello,ipxodi!。程序運行中，堆棧是怎麼操作的呢?
在main函數開始運行的時候，堆棧裏面將被依次放入返回地址，EBP。
我們用gcc -S 來獲得彙編語言輸出，可以看到main函數的開頭部分對應如下語句：
pushl %ebp
movl %esp,%ebp
subl $8,%esp
首先他把EBP保存下來，，然後EBP等於現在的ESP，這樣EBP就可以用來訪問本函數的局部變量。之後ESP減8，就是堆棧向上增長8個字節，用來存放name[]數組。最後，main返回，彈出ret裏的地址，賦值給EIP，CPU繼續執行EIP所指向的指令。
現在我們再執行一次，輸入ipxodiAAAAAAAAAAAAAAA,執行完gets(name)之後，由於我們輸入的name字符串太長，name數組容納不下，只好向內存頂部繼續寫‘A’。由於堆棧的生長方向與內存的生長方向相反，這些‘A’覆蓋了堆棧的老的元素。 我們可以發現，EBP，ret都已經被‘A’覆蓋了。在main返回的時候，就會把‘AAAA’的ASCII碼：0x41414141作爲返回地址，CPU會試圖執行0x41414141處的指令，結果出現錯誤。這就是一次堆棧溢出。
3、如何利用堆棧溢出
我們已經制造了一次堆棧溢出。其原理可以概括爲：由於字符串處理函數(gets，strcpy等等)沒有對數組越界加以監視和限制，我們利用字符數組寫越界，覆蓋堆棧中的老元素的值，就可以修改返回地址。（更多：http://security.ctocio.com.cn/tips/485/7723985.shtml）。
堆(heap)和棧(stack)有什麼區別??
簡單的可以理解爲：
heap：是由malloc之類函數分配的空間所在地。地址是由低向高增長的。
stack：是自動分配變量，以及函數調用的時候所使用的一些空間。地址是由高向低減少的。
預備知識—程序的內存分配
一個由c/C++編譯的程序佔用的內存分爲以下幾個部分
1、棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。
2、堆區（heap） —
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。注意它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於鏈表，呵呵。3、全局區（靜態區）（static）—，全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。
- 程序結束後有系統釋放4、文字常量區 —常量字符串就是放在這裏的。 程序結束後由系統釋放
5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。
二、例子程序
這是一個前輩寫的，非常詳細
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化區
char *p1; 全局未初始化區
main()
{
int b; 棧
char s[] = "abc"; 棧
char *p2; 棧
char *p3 = "123456"; 123456在常量區，p3在棧上。
static int c =0； 全局（靜態）初始化區
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得來得10和20字節的區域就在堆區。
strcpy(p1, "123456"); 123456放在常量區，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。
}
二、堆和棧的理論知識
2.1申請方式
stack:
由系統自動分配。 例如，聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自動在棧中爲b開闢空間
heap:
需要程序員自己申請，並指明大小，在c中malloc函數
如char p1 = (char )malloc(10);
在C++中用new運算符
如char *p2 = new char[10];
但是注意p1、p2本身是在棧中的。
2.2申請後系統的響應
棧：只要棧的剩餘空間大於所申請空間，系統將爲程序提供內存，否則將報異常提示棧溢出。
堆：首先應該知道操作系統有一個記錄空閒內存地址的鏈表，當系統收到程序的申請時，
會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閒結點鏈表中刪除，並將該結點的空間分配給程序，另外，對於大多數系統，會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的delete語句才能正確的釋放本內存空間。另外，由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小，系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒鏈表中。
2.3申請大小的限制
棧：在Windows下,棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是一個編譯時就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩餘空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。
堆：堆是向高地址擴展的數據結構，是不連續的內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閒內存地址的，自然是不連續的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。
2.4申請效率的比較：
棧由系統自動分配，速度較快。但程序員是無法控制的。
堆是由new分配的內存，一般速度比較慢，而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便.
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配內存，他不是在堆，也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存，雖然用起來最不方便。但是速度， 也最靈活
2.5堆和棧中的存儲內容
棧： 在函數調用時，第一個進棧的是主函數中後的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的地址，然後是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左入棧的，然後是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。
當本次函數調用結束後，局部變量先出棧，然後是參數，最後棧頂指針指向最開始存的地址，也就是主函數中的下一條指令，程序由該點繼續運行。
堆：一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。
2.6存取效率的比較
char s1[] = “aaaaaaaaaaaaaaa”;
char *s2 = “bbbbbbbbbbbbbbbbb”;
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的；
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的；
但是，在以後的存取中，在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
#include
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
對應的彙編代碼
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一種在讀取時直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中，而第二種則要先把指edx中，在根據edx讀取字符，顯然慢了。
2.7小結：
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出：
使用棧就象我們去飯館裏吃飯，只管點菜（發出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。
堆和棧的區別主要分：
操作系統方面的堆和棧，如上面說的那些，不多說了。
還有就是數據結構方面的堆和棧，這些都是不同的概念。這裏的堆實際上指的就是（滿足堆性質的）優先隊列的一種數據結構，第1個元素有最高的優先權；棧實際上就是滿足先進後出的性質的數學或數據結構。
雖然堆棧，堆棧的說法是連起來叫，但是他們還是有很大區別的，連着叫只是由於歷史的原因。