堆和栈的内存管理区别

数据结构的差异
C++中堆和栈的区别
三种内存对象的比较
内存分布上的堆和栈
一级缓存和二级缓存

数据结构的差异

堆：先进先出
栈：先进后出的、自顶向下

C++中堆和栈的区别

管理方面，需要自己分配、清除
空间大小方面，堆最大可达4G(32位)，而栈大小有限制，一般8M
碎片方面：堆分配和回收一段时间后可能产生碎片，栈一定不会
生长方向：栈往低地址生长，堆往高地址生长
分配方式：栈可动态分配也可静态分配，堆只能动态分配
分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，而堆是语言层提供的数据结构，效率不一样
栈其实要比堆快，原因在于：
(1) 栈是本着LIFO原则的存储机制，对栈数据的定位相对比较快速，而堆则是随机分配的空间，处理的数据比较多，无论如何，至少要两次定位
(2) 栈是由CPU提供指令支持的，在指令的处理速度上，对栈数据进行处理的速度自然要优于由操作系统支持的堆数据
(3) 栈是在一级缓存中做缓存的，而堆则是在二级缓存中，两者在硬件性能上差异巨大
(4) 各语言对栈的优化支持要优于对堆的支持，比如swift语言中，三个字及以内的struct结构，可以在栈中内联，从而达到更快的处理速度

三种内存对象的比较

栈对象：

栈对象的优势是在适当的时候自动生成，又在适当的时候自动销毁，不需要程序员操心；
栈对象的创建速度一般较堆对象快。因为分配堆对象时，会调用operator new操作，operator new会采用某种内存空间搜索算法，而该搜索过程可能是很费时间的，产生栈对象则没有这么麻烦，它仅仅需要移动栈顶指针就可以了
通常栈空间容量比较小，一般是1MB~2MB，所以体积比较大的对象不适合在栈中分配
特别要注意递归函数中最好不要使用栈对象，因为随着递归调用深度的增加，所需的栈空间也会线性增加，当所需栈空间不够时，便会导致栈溢出，这样就会产生运行时错误

堆对象：

其产生时刻和销毁时刻都要程序员精确定义
相比于栈空间，堆的容量要大得多

静态对象：

全局对象：全局对象为类间通信和函数间通信提供了一种最简单的方式
类的static成员：属于类，为所有类对象所共享
局部静态对象：主要可用于保存该对象所在函数被屡次调用期间的中间状态

内存分布上的堆和栈

堆：也称为动态内存分配，是由我们自己在程序中分配内存和释放的，就是生存期是由我们自己决定的如malloc函数(注意避免内存泄漏)
栈：局部变量的内存，函数结束后内存自动被释放，栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，它的运行效率一般很高，但是分配的内存容量有限

一级缓存和二级缓存

为什么需要缓存？
CPU运行速度很快，内存就很慢，所以就需要缓存，缓存分为一级二级三级，越往下优先级越低，成本越低，容量越大
CPU读写速率：
寄存器 > 一级缓存 > 二级缓存
栈是在一级缓存里面的，堆是属于二级缓存，所以栈的效率比堆的高

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