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堆（Heap）與棧（Stack）是開發(fā)人員必須面對的兩個概念，在理解這兩個概念時，需要放到具體的場景下，因為不同場景下，堆與棧代表不同的含義。一般情況下，有兩層含義：
（1）程序內(nèi)存布局場景下，堆與棧表示的是兩種內(nèi)存管理方式；
（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)場景下，堆與棧表示兩種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
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堆與棧實際上是操作系統(tǒng)對進程占用的內(nèi)存空間的兩種管理方式，主要有如下幾種區(qū)別：
（1）管理方式不同。棧由操作系統(tǒng)自動分配釋放，無需我們手動控制；堆的申請和釋放工作由程序員控制，容易產(chǎn)生內(nèi)存泄漏；
（2）空間大小不同。每個進程擁有的棧的大小要遠遠小于堆的大小。理論上，程序員可申請的堆大小為虛擬內(nèi)存的大小，進程棧的大小 64bits 的 Windows 默認 1MB，64bits 的 Linux 默認 10MB；
（3）生長方向不同。堆的生長方向向上，內(nèi)存地址由低到高；棧的生長方向向下，內(nèi)存地址由高到低。
（4）分配方式不同。堆都是動態(tài)分配的，沒有靜態(tài)分配的堆。棧有2種分配方式：靜態(tài)分配和動態(tài)分配。靜態(tài)分配是由操作系統(tǒng)完成的，比如局部變量的分配。動態(tài)分配由alloca函數(shù)進行分配，但是棧的動態(tài)分配和堆是不同的，他的動態(tài)分配是由操作系統(tǒng)進行釋放，無需我們手工實現(xiàn)。
（5）分配效率不同。棧由操作系統(tǒng)自動分配，會在硬件層級對棧提供支持：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(zhí)行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是由C/C++提供的庫函數(shù)或運算符來完成申請與管理，實現(xiàn)機制較為復(fù)雜，頻繁的內(nèi)存申請容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片。顯然，堆的效率比棧要低得多。
（6）存放內(nèi)容不同。棧存放的內(nèi)容，函數(shù)返回地址、相關(guān)參數(shù)、局部變量和寄存器內(nèi)容等。當(dāng)主函數(shù)調(diào)用另外一個函數(shù)的時候，要對當(dāng)前函數(shù)執(zhí)行斷點進行保存，需要使用棧來實現(xiàn)，首先入棧的是主函數(shù)下一條語句的地址，即擴展指針寄存器的內(nèi)容（EIP），然后是當(dāng)前棧幀的底部地址，即擴展基址指針寄存器內(nèi)容（EBP），再然后是被調(diào)函數(shù)的實參等，一般情況下是按照從右向左的順序入棧，之后是被調(diào)函數(shù)的局部變量，注意靜態(tài)變量是存放在數(shù)據(jù)段或者BSS段，是不入棧的。出棧的順序正好相反，最終棧頂指向主函數(shù)下一條語句的地址，主程序又從該地址開始執(zhí)行。堆，一般情況堆頂使用一個字節(jié)的空間來存放堆的大小，而堆中具體存放內(nèi)容是由程序員來填充的。
從以上可以看到，堆和棧相比，由于大量malloc()/free()或new/delete的使用，容易造成大量的內(nèi)存碎片，并且可能引發(fā)用戶態(tài)和核心態(tài)的切換，效率較低。棧相比于堆，在程序中應(yīng)用較為廣泛，最常見的是函數(shù)的調(diào)用過程由棧來實現(xiàn)，函數(shù)返回地址、EBP、實參和局部變量都采用棧的方式存放。雖然棧有眾多的好處，但是由于和堆相比不是那么靈活，有時候分配大量的內(nèi)存空間，主要還是用堆。
無論是堆還是棧，在內(nèi)存使用時都要防止非法越界，越界導(dǎo)致的非法內(nèi)存訪問可能會摧毀程序的堆、棧數(shù)據(jù)，輕則導(dǎo)致程序運行處于不確定狀態(tài)，獲取不到預(yù)期結(jié)果，重則導(dǎo)致程序異常崩潰，這些都是我們編程時與內(nèi)存打交道時應(yīng)該注意的問題。
文章題目：創(chuàng)新互聯(lián)Python教程：python堆和棧的區(qū)別有哪些
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