C语⾔之栈和堆（StackHeap）的优缺点及其使⽤区别⼀、前⾔
直到现在，我们已经知道了我们如何声明常量类型，例如int,double，等等，还有复杂的例如数组和结构体等。我们声明他们有各种语⾔的语法，例如Matlab，Python等等。在C语⾔中，把这些变量放在栈内存中。
⼆、基础
1、栈
什么是栈，它是你的电脑内存的⼀个特别区域，它⽤来存储被每⼀个function（包括mian（）⽅法）创建的临时变量。栈是FILO，就是先进后出原则的结构体，它密切的被CPU管理和充分利⽤。每次function声明⼀个新的变量，它就会被“推”到栈中。然后每次⼀个function退出时，所有关于这个函数中定义的变量都会被释放（换句话说就是删除）。⼀旦栈中的变量释放，这块区域就会变成可⽤的，提供给其他栈中的变量。
⽤栈存储变量的好处是，内存是被你管理的。你不⽤⼿动的创建内存，不⽤当你不在需要它的时候⼿动释放内存。另外，由于CPU组织栈内存很⾼效。读出和写⼊栈变量是很快的。
理解栈的关键是理解概念，当⼀个function退出时，所有它的变量都会从栈中弹出，以后都会永远消失。
因此栈中的变量本质是局部的。这和我们原来理解为变量作⽤域或者本地或者全局变量是相关的。在C中，⼀个公共的bug 是从你程序中的⼀个function外尝试访问⼀个在栈中的这个function的变量（在该function已经退出后）。
关于栈的另⼀个特点我们应该记住，就是存储再栈中的变量的⼤⼩有限制。⽽堆上创建变量不⽤考虑。
总结栈：
a、栈的⽣长和伸缩就是函数压⼊或者推出局部变量。
b、我们不⽤⾃⼰去管理内存，变量创建和释放都是⾃动的。
c、栈中的变量只有在函数创建运⾏时存在。
2、堆
堆也是我们的计算机内存中的⼀个区域，但是他不是⾃动管理的。⽽且也不是被CPU密切的管理着。它是⼀⽚更加⾃由的内存区域（很⼤）。要想在堆上创建内存，我们必须使⽤malloc() 或者calloc（），他们都是C语⾔编译的。⼀旦你在堆上分配内存，当你不在需要的时候你必须⽤free()去销毁。如果你不销毁或者销毁失败，你的程序就会有内存泄露。换句话说就是堆内存会⼀直在，其他进程⽆法使⽤。我们将会再调试部分看到，那⾥有⼀个叫做Valgrind的东西，它可以帮助你发现内存泄露。
不像栈，堆没有变量⼤⼩的限制（除了你电脑的物理限制条件外）。堆内存读出和写⼊都⽐较慢，因为它必须使⽤指针图访问堆内存。我们将会下⾯讲解指针。
3、栈和堆的优缺点
栈：
a、快速访问。
b、没有必要明确的创建分类变量，因为它是⾃动管理的。
c、空间被CPU⾼效地管理着，内存不会变成碎⽚。
d、只有局部变量
e、受限于栈⼤⼩(取决于操作系统)
f、变量不能调整⼤⼩。
堆：
a、变量可以被全局访问
b、没有内存⼤⼩限制
c、（相对）访问⽐较慢
d、没有⾼效地使⽤空间，随着块内存的创建和销毁，内存可能会变成碎⽚。
e、你必须管理内存（变量的创建和销毁你必须要负责）
f、变量⼤⼩可以⽤realloc( )调整
例如：
下⾯是⼀个在栈上创建变量的短程序。和我们看到的其他程序类似
#include <stdio.h>
double multiplyByTwo (double input) {
double twice = input * 2.0;
return twice;
sizeof是什么
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
int age = 30;
double salary = 12345.67;
double myList[3] = {1.2,2.3,3.4};
printf("double your salary is %.3f\n",multiplyByTwo(salary));
return 0;
}
运⾏结果如下： double your salary is 24691.340
在第7，8和9⾏，我们声明了三个变量：⼀个int变量、⼀个double变量和⼀个包含三个包含double的数组。这三个变量在main（）函数创建，被压⼊栈中。当main（）函数退出（程序退出），这些变量就会出栈。同样地，在multiplyByTwo函数中，第⼆个double变量，也会在multiplyByTwo（）函数创建的时
候压⼊栈中。⼀旦函数退出，第⼆个变量就会出栈，永远地消失。
备注：有⼀种⽅法可以告诉C保持⼀个栈变量。即使它的创建函数退出。那就是⽤static关键字当声明变量的时候。⼀个变量⽤static关键之声明，因此就会变成⼀个类似与全局变量的东西。但是它仅仅在创建它的函数⾥⾯可见。这是⼀个奇怪的东西，除⾮你在⼀个⾮常特殊的情况下需要。
下⾯是另⼀个版本的创建变量在堆上⽽不是在栈上：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
double *multiplyByTwo (double *input) {
double *twice = malloc(sizeof(double));
*twice = *input *2.0;
return twice;
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
int *age = malloc(sizeof(int));
*age = 30;
double *salary = malloc(sizeof(double));
*salary = 12345.67;
double *myList = malloc(3 * sizeof(double));
myList[0] = 1.2;
myList[1] = 3.4;
myList[2] = 4.5;
double *twiceSalary = multiplyByTwo(salary);
printf("double your salary is %.3f\n",*twiceSalary);
free(age);
free(salary);
free(myList);
free(twiceSalary);
return 0;
}
正如你所看到的，我们⽤malloc（）去分配堆内存，⽤free()去释放它。这样不是很⼤的处理，但是很笨重。还有⼀件要注意的事情是：这样会由很多*号。这些是指针。malloc()（calloc()和free（））函数处理的是指针⽽不是真正的数值。我们将会在下边讨论指针。指针在C栈是⼀个特殊的数据类型，它⽤来存储内存的地址⽽不是存储实际的values.因此在
*twice = *input *2.0;
这⾏，twice变量不是⼀个double，⽽是⼀个指向double的指针，是double被存储再内存中的地址。
4、什么时候使⽤堆
我们应该什么时候使⽤堆和栈呢？如果我们需要分配⼀⼤块内存（例如⼀个很⼤的数组或者⼀个很⼤的结构体），⽽且我们需要保持这个变量很长时间（例如全局变量）。我们应该分配堆内存。如果你处理的很⼩的变量，⽽且只要再函数使⽤的时候存活，那么你应该使⽤栈，它⽐较⽅便⽽且快捷。如果你需要类似与数组或者结构体的变量，⽽且能够动态改变⼤⼩（例如⼀个数组可以根据需要添加数据或者删除数据），那么你可以⽤malloc(),realloc（)给他们分配堆内存，⽤free()⼿动的管理内存。当我们讨论完指针，我们将会讨论动态分配数据结构体。
通过以上对栈和堆的介绍，希望对⼤家了解和区分栈和堆有所帮助。

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