文章目錄
- 1. stack和heap的區別
- 1 heap和stack存儲在哪裏?
- 2 線程和heap stack之間的關係
- 3 一個對象object可以存在stack而不是heap上嗎？
- 4 stack和heap上的memory生存時間。
- 5 stack和heap可以grow in size嗎？
- 6 stack和heap是如何實現的？
- 7 那個更快？爲什麼? 分配效率?
- 7.1 另外詳細參考:[點我](https://www.cnblogs.com/hanyonglu/archive/2011/04/12/2014212.html)
- 7.2 static用來控制變量的存儲方式和可見性
- 7.3 static注意事項
- 8 stack和heap可能會出現什麼問題？
- 9 我應該用哪個？
- 2. C++對內存區的五種劃分
- 參考
1. stack和heap的區別
1 heap和stack存儲在哪裏?
RAM(Radom Access Memory)
2 線程和heap stack之間的關係
在多線程的應用中，每一個線程都擁有一個屬於自己的stack。但是所有這些線程都共享一個heap。因此，必須存在一些協調機制使得這些線程不會同時訪問或操作heap。
3 一個對象object可以存在stack而不是heap上嗎？
可以，如果你在一個函數內create一個object而沒有用new，那麼這個object就存在stack上。如果這個函數運行完，那麼stack上的object對應的內存也會被remove掉。
如果希望在函數中create一個存在heap上的object，那麼就要用new來實現。注意，如果用new開闢了一片空間，那麼也必須要認爲的delete掉這篇空間，否則將導致memory leak-佔據已經無用的空間。
4 stack和heap上的memory生存時間。
stakc上的空間當函數運行完自動釋放，而heap上的空間只能由程序員delete才釋放。
5 stack和heap可以grow in size嗎？
stack的大小是固定的，所以如果分配給stack的空間過大，就會stack overflow，一般出現在無限遞歸的情況下。
而heap的當前空間不夠用時，os就會再分配給heap一些空間。這一點是heap和stack的顯著區別之一。
6 stack和heap是如何實現的？
depends on語言,編譯器,以及runtime。具體細節千差萬別，但是總體上都是完成了相同的功能。
7 那個更快？爲什麼? 分配效率?
stack更快，因爲stack的空間分配只需要移動指針。
7.1 另外詳細參考:點我
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，它的機制是很複雜的，例如爲了分配一塊內存，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（可能是由於內存碎片太多），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，然後進行返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。
從這裏我們可以看到，堆和棧相比，由於大量 new/delete的使用，容易造成大量的內存碎片；由於沒有專門的系統支持，效率很低；由於可能引發 用戶態和核心態的切換，內存的申請，代價變得更加昂貴。所以棧在程序中是應用最廣泛的，就算是函數的調用也利用棧去完成，函數調用過程中的參數，返回地 址，EBP和局部變量都採用棧的方式存放。所以，我們推薦大家儘量用棧，而不是用堆。
雖然棧有如此衆多的好處，但是由於和堆相比不是那麼靈活，有時候分配大量的內存空間，還是用堆好一些。
7.2 static用來控制變量的存儲方式和可見性
函數內部定義的變量，在程序執行到它的定義處時，編譯器爲它在棧上分配空間，函數在棧上分配的空間在此函數執行結束時會釋放掉，這樣就產生了一個問 題: 如果想將函數中此變量的值保存至下一次調用時，如何實現？ 最容易想到的方法是定義一個全局的變量，但定義爲一個全局變量有許多缺點，最明顯的缺點是破壞了此變量的訪問範圍（使得在此函數中定義的變量，不僅僅受此 函數控制）。
需要一個數據對象爲整個類而非某個對象服務,同時又力求不破壞類的封裝性,即要求此成員隱藏在類的內部，對外不可見。
靜態數據成員要在程序一開始運行時就必須存在。因爲函數在程序運行中被調用，所以靜態數據成員不能在任何函數內分配空間和初始化。
這樣，它的空間分配有三個可能的地方，一是作爲類的外部接口的頭文件，那裏有類聲明；二是類定義的內部實現，那裏有類的成員函數定義；三是應用程序的main（）函數前的全局數據聲明和定義處。
靜態數據成員要實際地分配空間，故不能在類的聲明中定義（只能聲明數據成員）。類聲明只聲明一個類的“尺寸和規格”，並不進行實際的內存分配，所以在類聲明中寫成定義是錯誤的。它也不能在頭文件中類聲明的外部定義，因爲那會造成在多個使用該類的源文件中，對其重複定義。
static被引入以告知編譯器，將變量存儲在程序的靜態存儲區而非棧上空間，靜態數據成員按定義出現的先後順序依次初始化，注意靜態成員嵌套時，要保證所嵌套的成員已經初始化了。消除時的順序是初始化的反順序。
static的優勢
可以節省內存，因爲它是所有對象所公有的，因此，對多個對象來說，靜態數據成員只存儲一處，供所有對象共用。靜態數據成員的值對每個對象都是一樣，但它的值是可以更新的。只要對靜態數據成員的值更新一次，保證所有對象存取更新後的相同的值，這樣可以提高時間效率。
7.3 static注意事項
(1) 類的靜態成員函數是屬於整個類而非類的對象，所以它沒有this指針，這就導致了它僅能訪問類的靜態數據和靜態成員函數。
(2) 不能將靜態成員函數定義爲虛函數。
(3) 由於靜態成員聲明於類中，操作於其外，所以對其取地址操作，就多少有些特殊，變量地址是指向其數據類型的指針，函數地址類型是一個“nonmember函數指針”。
(4) 由於靜態成員函數沒有this指針，所以就差不多等同於nonmember函數，結果就產生了一個意想不到的好處：成爲一個callback函數，使得我們得以將C++和C-based X Window系統結合，同時也成功的應用於線程函數身上。
(5) static並沒有增加程序的時空開銷，相反她還縮短了子類對父類靜態成員的訪問時間，節省了子類的內存空間。
(6) 靜態數據成員在<定義或說明>時前面加關鍵字static。
(7) 靜態數據成員是靜態存儲的，所以必須對它進行初始化。
(8) 靜態成員初始化與一般數據成員初始化不同:
初始化在類體外進行，而前面不加static，以免與一般靜態變量或對象相混淆；
初始化時不加該成員的訪問權限控制符private，public等；
初始化時使用作用域運算符來標明它所屬類；
所以我們得出靜態數據成員初始化的格式：
<數據類型><類名>::<靜態數據成員名>=<值>
(9) 爲了防止父類的影響，可以在子類定義一個與父類相同的靜態變量，以屏蔽父類的影響。這裏有一點需要注意：我們說靜態成員爲父類和子類共享，但 我們有重複定義了靜態成員，這會不會引起錯誤呢？不會，我們的編譯器採用了一種絕妙的手法：name-mangling 用以生成唯一的標誌。
8 stack和heap可能會出現什麼問題？
sack空間不夠用會stackoverflow，導致程序崩潰。而heap可能會出現fragamentation（碎片化），空間利用效率低下。
9 我應該用哪個？
當明確知道你要使用的空間時，如果不大的話就用stack，如果較大或者無法暫時確定，就用heap。
2. C++對內存區的五種劃分
內存分配方式
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C/C++主要有以下五種內存存儲區：
全局/靜態存儲區域：用來存儲全局變量，靜態變量。程序編譯時內存已分配好，並存在於程序整個運行期間，程序結束後由系統統一釋放 全局變量和靜態變量被分配到同一塊內存中。
- C 語言中，全局變量又分爲初始化的和未初始化的。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與靜態變量在相鄰的另一塊區域。同時未被初始化的對象存儲區可以通過 void* 來訪問和操縱，程序結束後由系統自行釋放。在 C++ 裏面沒有區分，他們共同佔用同一塊內存區。
棧：存放函數的參數值，局部變量，函數執行結束時會被自動釋放。棧內存分配運算內置於處理器的指令集中，效率高，但是容量有限。
堆（動態內存分配）：通過new和malloc由低到高分配，由delete或free手動釋放或者程序結束自動釋放。動態內存的生存期人爲決定，使用靈活。缺點是容易分配/釋放不當容易造成內存泄漏，頻繁分配/釋放會產生大量內存碎片。 若程序員不釋放，程序結束時可能由OS（操作系統）回收。
字符/文字常量區： 存放常量字符串，程序結束時由系統釋放程序代碼區： 存放函數體的二進制代碼。
程序代碼區： 存放函數體的二進制代碼。
例子
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。 - 程序結束後由系統釋放。
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。
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"; 123456/0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”); 123456/0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。
函數內申請的變量，數組，是在棧（stack）中申請的一段連續的空間。棧的默認大小爲2M或1M，開的比較小。
全局變量，全局數組，靜態數組（static）則是開在全局區（靜態區）（static）。大小爲2G，所以能夠開的很大。
而malloc、new出的空間，則是開在堆（heap）的一段不連續的空間。理論上則是硬盤大小。
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;
//在本人環境中
int c[20000][20000]; //全局數組能開到20000*20000
int main()
{
int b[1024*505];
int b2[700*700];
char a[4*518028];
int b1[500000]; //5*10^5 函數中的char數組最大能開4*518028，int最大能開到518028。
static int c[20000][20000]; //static能開到10^7*10^7。 注意 static和 全局開的是同一塊空間
printf("1");