程序内存中的堆栈操作
一份给编程小白的堆栈操作知识点汇总，用大白话解释程序如何使用内存
内存基础知识
程序运行时，操作系统会为它分配一块内存空间，就像给工人分配一个工作台。这个内存空间主要分为四个区域：
- 代码区：存放程序指令的地方（相当于工作的说明书）
- 全局/静态区：存放全局变量和静态变量（相当于公共工具，大家都能用）
- 栈区(Stack)：存放函数调用信息和局部变量（相当于私人工作台，用完就收）
- 堆区(Heap)：存放动态分配的内存（相当于共享仓库，需要时自己去拿）
生活小比喻
想象你正在快餐店点餐：
- 栈就像服务员按顺序叠放的点餐单（后点的餐单放在最上面，先处理最上面的）
- 堆就像餐厅的储藏室，厨师可以随时去拿需要的食材
栈(Stack)操作详解
什么是栈？
栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构，就像叠盘子：最后放上去的盘子总是最先被取走。
栈的基本操作
- 压栈(Push)：把数据放入栈顶（把盘子叠上去）
- 出栈(Pop)：从栈顶取出数据（取走最上面的盘子）
程序如何使用栈？
当我们调用一个函数时，程序会：
- 将函数参数压入栈中
- 将返回地址（调用后继续执行的位置）压入栈中
- 为函数的局部变量分配空间（也在栈上）
// 示例代码：函数调用时的栈操作
void functionA(int x) {
int y = x + 5; // 局部变量y在栈上分配
functionB(y);
}
void functionB(int z) {
// 当调用functionB时，栈中会有：
// [返回地址][z参数][局部变量…]
}
函数返回时栈的变化
当函数执行完毕返回时：
- 函数的局部变量被销毁（占用的栈空间被释放）
- 返回地址被弹出，程序回到调用位置继续执行
- 调用函数的参数被弹出
堆(Heap)操作详解
什么是堆？
堆是程序运行时可以动态申请内存的区域，就像一个大仓库：
- 需要时才去申请空间
- 用完后需要主动归还
- 空间分配相对灵活
堆的基本操作（以C/C++为例）
- 申请内存：使用malloc()或new关键字
- 释放内存：使用free()或delete关键字
// 堆内存使用示例
int main() {
// 在堆上分配一个整数(4字节)
int* num = (int*)malloc(sizeof(int));
*num = 42; // 使用这块内存
// 使用完后释放内存
free(num);
return 0;
}
栈 vs 堆 对比
栈(Stack)
- 自动管理：系统自动分配和释放
- 大小固定：通常较小(几MB)
- 速度快：只是移动栈指针
- 局部变量：存储函数调用上下文
- 后进先出(LIFO)
堆(Heap)
- 手动管理：需程序员分配和释放
- 大小灵活：受系统可用内存限制
- 速度慢：需要查找可用内存块
- 动态数据：存储需要长期存在的数据
- 任意访问
堆栈溢出
栈溢出：当栈空间不足时发生，常见于：
- 无限递归调用（函数不断调用自己）
- 在栈上分配过大数组
堆溢出：当堆空间不足时发生，常见于：
- 程序申请过多内存未释放（内存泄漏）
- 申请过大的内存块