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heap && stack
我們經常會說堆棧怎麼樣怎麼樣，其實堆和棧是兩種不同的數據結構，它們之間還是有很大的區別的，連着叫只是由於歷史原因。
首先先了解下棧（stack）。
In a LIFO data structure, the last element added to the structure must be the first one to be removed.
堆和棧都是把數據按序排列的數據結構。
在棧中進行數據的存放，就像把數據放入箱子或桶中一樣，是一種“後進先出”的數據結構，也就是說先存放的後取，後存放的先取。這就如同我們要取出放在箱子裏面底下的東西（放入的比較早的物體當然就壓在底下了，），我們首先要移開壓在它上面的物體（放入的比較晚的物體）。
【FROM ：百科
棧作爲一種數據結構，是一種只能在一端進行插入和刪除操作的特殊的線性表。它按照後進先出的原則存儲數據，先進入的數據被壓入棧底，最後的數據在棧頂，需要讀數據的時候從棧頂開始彈出數據（最後一個數據被第一個讀出來）。棧具有記憶作用，對棧的插入與刪除操作中，不需要改變棧底指針。
允許進行插入和刪除操作的一端稱爲棧頂(top)，另一端爲棧底(bottom)；棧底固定，而棧頂浮動；棧中元素個數爲零時稱爲空棧。插入一般稱爲進棧（PUSH），刪除則稱爲退棧（POP）。棧也稱爲後進先出表。程序可以將數據壓入棧中，也可以將數據從棧頂彈出。在i386機器中，棧頂由稱爲esp的寄存器進行定位。棧在程序的運行中有着舉足輕重的作用。最重要的是棧保存了一個函數調用時所需要的維護信息，這常常稱之爲堆棧幀或者活動記錄。
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堆是一種經過排序的樹形數據結構，每個結點都有一個值。通常我們所說的堆的數據結構，是指二叉堆。堆的特點是根結點的值最小（或最大），且根結點的兩個子樹也是一個堆。由於堆的這個特性，常用來實現優先隊列，堆的存取是隨意，這就如同我們在圖書館的書架上取書，雖然書的擺放是有順序的，但是我們想取任意一本時不必像棧一樣，先取出前面所有的書，書架這種機制不同於箱子，我們可以直接取出我們想要的書。
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C語言中的棧是
stack：是編譯器自動分配給變量，以及函數調用的時候所使用的一些空間。在WINDOWS下分配地址是由高地址向低地址減少的，是一塊連續的內存區域（VS調試的時候查看變量內存的地址即可發現），在WINDOWS下棧的空間是1M（也有說2M的）。如果申請的空間超過棧剩餘的空間，則會棧溢出overflow,因此從棧上獲得的空間較小。
heap：是由malloc/new之類函數分配的空間所在地。地址是由低地址向高地址增長的，地址塊是分散的。
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一、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。
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。
下面是網上一個一個前輩寫的例子
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <malloc.h>
int a=0; //全局初始化區
char *p1; //全局未初始化區
int main(void)
{
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);//堆
p2=(char *)malloc(20);//堆
getch();
return 0;
}2.1 申請方式
stack:由系統自行分配，速度較快，但是程序員無法控制。棧上的數據的生存週期只是在函數的運行過程中，運行後就釋放掉，不可以再訪問。
heap:需要程序員申請並指明大小，在c中用malloc，在c++中用new申請。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。而堆上的數據在程序員來釋放之前一直可以訪問，但是如果忘記釋放，則會造成內存泄露。
2.2 申請後系統的響應
stack: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。
heap :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/free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。這也就是爲什麼動態申請內存容易造成內存碎片的產生原因。所以分配內存時你會發現他們的地址不連續。
2.3 申請大小的限制
stack: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。
heap :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 棧和堆中的內容
stack: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。
heap :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。
2.5 存取效率比較
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。反彙編查到具體操作。
2.6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。
如全局變量、static變量
這塊內存也是連續的，也像一個數組，但它跟棧上創建內存唯一的區別是，內存作用時間不一樣，靜態區內存作用時間是整個“程序”運行時間，棧上內存作用時間是整個“函數”的運行時間，注意“程序”和“函數”的區別
而堆內存作用時間範圍是0到整個“程序”運行時間，如果你要在小於整個“程序”運行時間內釋放這塊內存的話，就要使用free，所以是手動申請手動釋放，你自己可以控制，但是寫代碼的好習慣習慣是程序中有幾個malloc就有幾個free，這樣可以防止內存泄露
