1、堆和栈

数据结构中的堆和栈

数据结构中的堆是满足父子节点大小（比如大根锥中规定父节点的值要比子节点的值大）关系的一种完全二叉树。由于堆是完全二叉树，所以堆可以用数组来实现，用节点编号来访问和操作节点，简化程序。这种父节点一定比子节点大（小）的数据结构，可以用来构成优先队列，因为优先队列是按元素的优先级来取出元素的。
栈是一种先进后出的数据结构。
https://www.cnblogs.com/QG-whz/p/5060894.html

C++ 5大存储区域

1 栈：是分配给函数局部变量的存储单元，函数结束后，该变量的存储单元自动释放，效率高，分配的空间有限
2 堆：堆是操作系统所维护的一块特殊内存，它还提供了动态分配的功能，当运行程序调用malloc时，就会从中分配，稍后调用free可把内存交还。一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。分配方式类似于链表
3 自由存储区：自由存储区是C++中通过new与delete动态分配和释放的对象的抽象概念，new所申请的内存区域在C++中称为自由存储区。自由存储区的实现各不相同，但基本上默认使用堆来实现，藉由堆实现的自由存储，可以说new所申请的内存区域在堆上。
4 全局/静态存储区：全局变量和静态变量占一块内存空间
5 常量存储区：存储常量，内容不允许更改

栈和堆的区别

实例程序

//main.cpp    
int a = 0;   //全局初始化区    
char *p1;   //全局未初始化区    
int main()
{
    int b;   //局部变量，存储在栈
    char s[] = "abc"; //栈
    char *p2;  //栈
    char *p3 = "123456";   //123456 / 0在常量区，p3在栈上。
    static int c = 0;   //全局（静态）初始化区
    p1 = (char*)malloc(10);
    p2 = (char*)malloc(20);
    //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
    strcpy(p1, "123456");   //123456 / 0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
    char *p3=(char *)new char[20];//自由存储区
    delete p3;      
}

空间申请方式

栈：由系统自动分配，例如，声明在函数中一个局部变量int b，系统自动在栈中为b开辟空间
堆：需要程序员自己申请，并指明大小，在C语言中使用malloc函数申请

p1 = (char *)malloc(10);//注意p1本身是在栈中的,字符指针p1只是指向了这块空间

申请后系统的响应

栈：只要栈的剩余空间大于所申请的空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出
堆：操作系统中有一个记录空闲内存地址的空闲链表，当系统收到程序的申请时会遍历该链表（堆链表），寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点（堆链表中每个堆结点都记录着一个空间），然后将该结点从空闲链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。另外由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

申请大小的限制

栈：在Windows下，栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。也就是说栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，能从栈获得的空间比较小，一般为2M。
堆：是向高地址扩展的数据结构，不是连续的内存区域，这是因为系统使用链表来存储空闲地址的，自然不是连续的。链表的遍历方式是由低地址向高地址，堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见堆获得的空间比较灵活，也比较大

申请效率的比较

栈:由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆:是由alloc分配的内存，速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来最方便。对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。

存取效率的比较

栈：是极其系统提供的数据结构，计算机在底层对栈提供支持，分配专门寄存器存放栈地址，栈操作有专门指令，速率比较快
堆：由C/C++函数库提供，机制很复杂。所以堆的效率比栈低很多。

堆和栈中的存储内容

栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。

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