1.內存分配方式
內存分配方式有三種：
[1]從靜態存儲區域分配。內存在程序編譯的時候就已經分配好，這塊內存在程序的整個 運行期間都存在。例如全局變量，static變量。
[2]在棧上創建。在執行函數時，函數內局部變量的存儲單元都可以在棧上創建，函數執 行結束時這些存儲單元自動被釋放。棧內存分配運算內置於處理器的指令集中，效率很高， 但是分配的內存容量有限。
[3]從堆上分配，亦稱動態內存分配。程序在運行的時候用malloc或new申請任意多少的內 存，程序員自己負責在何時用free或delete釋放內存。動態內存的生存期由程序員決定，使 用非常靈活，但如果在堆上分配了空間，就有責任回收它，否則運行的程序會出現內存洩漏 ，頻繁地分配和釋放不同大小的堆空間將會產生堆內碎塊。
2.程序的內存空間
一個程序將操作系統分配給其運行的內存塊分為4個區域，如下圖所示。
代碼區(code area) 程序內存空間 全局數據區(data area) 堆區(heap area) 棧區(stack area)
一個由C/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分,
1、棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放為運行函數而分配的局部變 量、函數參數、返回數據、返回地址等。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 。分配方式類似於鏈表。
3、全局區（靜態區）（static）—存放全局變量、靜態數據、常量。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裡的。 程序結束後由系統釋放。
5、程序代碼區—存放函數體（類成員函數和全局函數）的二進制代碼。
下面給出例子程序，
int a = 0; //全局初始化區
char *p1; //全局未初始化區
int main() {
int b; //棧
char s[] = "abc"; //棧
char *p2; //棧
char *p3 = "123456"; //123456在常量區，p3在棧上。
static int c =0;//全局（靜態）初始化區
p1 = new char[10];
p2 = new char[20];
//分配得來得和字節的區域就在堆區。
strcpy(p1, "123456"); //123456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。
}
3．堆與棧的比較
3.1申請方式
stack: 由系統自動分配。 例如，聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自動在棧中為 b開辟空間。
heap: 需要程序員自己申請，並指明大小，在C中malloc函數，C++中是new運算符。
如p1 = (char *)malloc(10); p1 = new char[10];
如p2 = (char *)malloc(10); p2 = new char[20];
但是注意p1、p2本身是在棧中的。
3.2申請後系統的響應
棧：只要棧的剩余空間大於所申請空間，系統將為程序提供內存，否則將報異常提示棧溢 出。
堆：首先應該知道操作系統有一個記錄空閒內存地址的鏈表，當系統收到程序的申請時， 會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閒結點鏈表中 刪除，並將該結點的空間分配給程序。
對於大多數系統，會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的 delete語句才能正確的釋放本內存空間。
由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小，系統會自動的將多余的那部分重新 放入空閒鏈表中。
3.3申請大小的限制
棧：在Windows下,棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存的區域。這句話的意 思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在 WINDOWS下，棧的大小是2M（也有 的說是1M，總之是一個編譯時就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩余空間時，將提 示overflow。因 此，能從棧獲得的空間較小。
堆：堆是向高地址擴展的數據結構，是不連續的內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲 的空閒內存地址的，自然是不連續的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受 限於計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。
3.4申請效率的比較
棧由系統自動分配，速度較快。但程序員是無法控制的。
堆是由new分配的內存，一般速度比較慢，而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便。
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配內存，他不是在堆，也不是棧， 而是直接在進程的地址空間中保留一快內存，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活 。
3.5堆和棧中的存儲內容
棧：在函數調用時，第一個進棧的是主函數中後的下一條指令（函數調用語句的下一條可 執行語句）的地址，然後是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左入棧的 ，然後是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。
當本次函數調用結束後，局部變量先出棧，然後是參數，最後棧頂指針指向最開始存的地 址，也就是主函數中的下一條指令，程序由該點繼續運行。
堆：一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。
3.6存取效率的比較
char s1[] = "a";
char *s2 = "b";
a是在運行時刻賦值的；而b是在編譯時就確定的；但是，在以後的存取中，在棧上的數組 比指針所指向的字符串(例如堆)快。 比如：
int main(){
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return 0;
}
對應的匯編代碼
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一種在讀取時直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中，而第二種則要先把指針值讀到 edx中，再根據edx讀取字符，顯然慢了。
3.7小結
堆和棧的主要區別由以下幾點：
1、管理方式不同；
2、空間大小不同；
3、能否產生碎片不同；
4、生長方向不同；
5、分配方式不同；
6、分配效率不同；
管理方式：對於棧來講，是由編譯器自動管理，無需我們手工控制；對於堆來說，釋放工 作由程序員控制，容易產生memory leak。
空間大小：一般來講在32位系統下，堆內存可以達到4G的空間，從這個角度來看堆內存幾 乎是沒有什麼限制的。但是對於棧來講，一般都是有一定的空間大小的，例如，在VC6下面， 默認的棧空間大小是1M。當然，這個值可以修改。
碎片問題：對於堆來講，頻繁的new/delete勢必會造成內存空間的不連續，從而造成大量 的碎片，使程序效率降低。對於棧來講，則不會存在這個問題，因為棧是先進後出的隊列， 他們是如此的一一對應，以至於永遠都不可能有一個內存塊從棧中間彈出，在他彈出之前， 在他上面的後進的棧內容已經被彈出，詳細的可以參考數據結構。
生長方向：對於堆來講，生長方向是向上的，也就是向著內存地址增加的方向；對於棧來 講，它的生長方向是向下的，是向著內存地址減小的方向增長。
分配方式：堆都是動態分配的，沒有靜態分配的堆。棧有2種分配方式：靜態分配和動態 分配。靜態分配是編譯器完成的，比如局部變量的分配。動態分配由malloca函數進行分配， 但是棧的動態分配和堆是不同的，他的動態分配是由編譯器進行釋放，無需我們手工實現。
分配效率：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，它的機制是很復雜的，例如為了分配一塊內存，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。
從這裡我們可以看到，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和局部變量都采用棧的方式存放。所以，我們 推薦大家盡量用棧，而不是用堆。
雖然棧有如此眾多的好處，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。
無論是堆還是棧，都要防止越界現象的發生（除非你是故意使其越界），因為越界的結果 要麼是程序崩潰，要麼是摧毀程序的堆、棧結構，產生以想不到的結果。
4.new/delete與malloc/free比較
從C++角度上說，使用new分配堆空間可以調用類的構造函數，而malloc()函數僅僅是一個 函數調用，它不會調用構造函數，它所接受的參數是一個unsigned long類型。同樣，delete 在釋放堆空間之前會調用析構函數，而free函數則不會。
class Time{
public:
Time(int,int,int,string);
~Time(){
cout<<"call Time's destructor by:"<<name<<endl;
}
private:
int hour;
int min;
int sec;
string name;
};
Time::Time(int h,int m,int s,string n){
hour=h;
min=m;
sec=s;
name=n;
cout<<"call Time's constructor by:"<<name<<endl;
}
int main(){
Time *t1;
t1=(Time*)malloc(sizeof(Time));
free(t1);
Time *t2;
t2=new Time(0,0,0,"t2");
delete t2;
system("PAUSE");
return EXIT_SUCCESS;
}
結果：
call Time's constructor by:t2
call Time's destructor by:t2
從結果可以看出，使用new/delete可以調用對象的構造函數與析構函數，並且示例中調用 的是一個非默認構造函數。但在堆上分配對象數組時，只能調用默認構造函數，不能調用其 他任何構造函數。
