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一、程序内存分配概述

一个由C/C++编译的程序占用的内存主要包括以下几个部分：

栈区（Stack）

栈区的内存是由编译器自动分配和释放的，用于存放函数调用的参数值以及局部变量的值。其工作方式类似于数据结构中的栈，先进后出。

堆区（Heap）

堆区的内存分配和释放由程序员控制。如果程序未释放内存，程序结束时可能由操作系统回收。需要注意的是，这里的堆区与数据结构中的堆不同，虽然分配方式类似于链表。

全局区（Static区）

全局变量和静态变量的存储放在这里。初始化的全局变量与静态变量存放在一块区域，未初始化的全局变量和静态变量则存放在相邻的另一块区域。程序结束后，这些内存由系统释放。

文字常量区

存放常量字符串等内容，程序结束后由系统释放。

程序代码区

存储函数体的二进制代码。

二、例子程序分析

以下是一个详细的示例程序，用于说明上述内存分配方式：

// main.cpp

int a = 0; // 全局未初始化区char *p1; // 全局未初始化区main() {int b; // 栈区char s[] = "abc"; // 栈区char *p2; // 栈区char *p3 = "123456"; // 栈区static int c = 0; // 全局静态区

p1 = (char *)malloc(10); // 堆区分配  p2 = new char[20];       // 堆区分配  strcpy(p1, "123456"); // 常量字符串优化到常量区

}

三、堆和栈的区别与特点

3.1 申请方式

栈：由系统自动分配，例如声明局部变量时，系统会自动在栈中分配内存。

堆：需要程序员手动申请，使用malloc或new运算符。

3.2 申请后系统响应

栈：系统会检查栈的剩余空间是否足够，若足够则分配，否则报错。

堆：系统会遍历空闲内存链表，找到合适的块进行分配，并记录分配的大小。

3.3 申请大小限制

栈：在Windows系统中，栈的大小通常为2M（具体数值可能因系统而异）。申请超过栈剩余空间会导致溢出错误。

堆：堆的大小主要由系统的有效虚拟内存决定，申请较大空间比较灵活。

3.4 申请效率对比

栈分配速度快，但程序员无法控制分配方式。

堆分配较慢，但提供了更大的灵活性和控制权。

3.5 堆和栈的存取效率对比

以数组和指针存取为例：char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; // 运行时赋值，存取速度较慢char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; // 编译时确定，存取速度较快

3.6 堆和栈的内存管理特点

堆区通常在首地址处记录分配大小，便于释放。栈的内存管理较为简单，主要用于函数调用和变量存储。

四、小结

堆和栈的主要区别在于申请方式和管理方式。栈适用于快速且控制有限的内存需求，而堆提供了更大的灵活性和空间控制。选择哪种方式取决于具体需求和性能考量。

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