程序执行时的栈和堆

在 C语言中，程序运行时会存在栈和堆两种不同的内存分配方式。

接下来，我们从 内存分配方式 、内存地址增长 和碎片三个方面来对比栈和堆。

内存分配方式

栈：系统自动分配和释放，主要存放程序中的实际参数和局部变量。

堆：程序员自己分配和释放，可以动态拓展和搜索的内存空间，程序调用 malloc、new、free 之类的函数堆大小会变化。

内存地址增长

栈：向着内存地址减小的方向增长，由内存的高地址向低地址方向增长。

堆：向着内存地址增长方向增长，从内存地址的低地址向高地址方向增长。

碎片

栈：因为是连续分配的空间，所以没有碎片问题。

堆：频繁的 malloc 或 free 会造成内存空间的不连续。

示例

下面是一个 C++ 代码的例子：

# include <iostream>

using namespace std;

void stack_example(){
    int stack_var = 10;		// 局部变量，在栈中分配内存
    cout << "Stack variable: " << stack_var << endl;
}

void heap_example(){
    int * heap_var = new int(20);		// new，在堆中分配内存
    cout << "Heap variable：" << *heap_var << endl;
    delete heap_var;		// 释放堆内存
}

int main(){
    stack_example();
    heap_example();
    return 0;
}

注意，当你在堆上分配内存时，需要使用完成后进行释放，否则可能会导致内存泄露的问题。

内存泄露就是指，你向程序申请内存后没有归还给系统，那么这个对象就会一直占用这块内存。

拓展：静态变量

全局静态变量和局部静态变量都是存储在静态存储区之中的。

区别就是，局部静态变量会在函数销毁时依旧驻留在内存中，直到程序结束。

但是，如果是动态分配的静态变量，它需要在多个内存之间共享并保存值，就会存放在堆区，这样它的生命周期会伴随程序的整个过程。

比如，我们可以看一个 C++ 的例子：

# include <iostream>

using namespace std;

void allocate_static(){
    static int* heap_var = new int(20);
    cout << "Heap variable：" << *heap_var << endl;
}

int main(){
    allocate_static();
    return 0;
}