一.简介
一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区（stack）
由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。是由编译器自动分配和释放的，即在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元将被自动释放。需要注意的是，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。
2、堆区（heap）
也被称为动态内存分配，它是由程序员手动完成申请和释放的，程序结束时可能由OS回收 。与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。 即程序在运行的时候由程序员使用内存分配函数（如 malloc 函数）来申请任意多少的内存，使用完之后再由程序员自己负责使用内存释放函数（如 free 函数）来释放内存。也就是说，动态内存的整个生存期是由程序员自己决定的，使用非常灵活。需要注意的是，如果在堆上分配了内存空间，就必须及时释放它，否则将会导致运行的程序出现内存泄漏等错误。
3、全局区（静态区）（static）
全局变量和静态变量的存储是放在一块的（全局变量就是采取静态存储方式的），初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。分配是由编译器自动分配和释放的，即内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在，直到整个程序运行结束时才被释放，如全局变量与 static 变量。
4、文字常量区
常量字符串就是放在这里的，程序结束后由系统释放。
5、程序代码区
存放函数体的二进制代码。
代码实例
1. //main.cpp 2. int a = 0; //全局初始化区 3. char *p1; //全局未初始化区 4. main() 5. { 6. int b; //栈 7. char s[] = "abc"; //栈 8. char *p2; //栈 9. char *p3 = "123456"; // 123456/0在常量区，p3在栈上。 10. static int c =0； // 全局（静态）初始化区 11. p1 = (char *)malloc(10); 12. p2 = (char *)malloc(20); 13. //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。 14. strcpy(p1, "123456"); //123456/0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456" 优化成一个地方。 15. }
这里可以看到一点的是，一个指针，如果我们是程序员自己申请的话，就存储在堆区，如果是系统分配的话就存储在栈区
二.堆和栈的理论知识
１、申请方式
栈：由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间
堆：需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new运算符
如p2 = new char[10];
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
需要补充的一些细节是：栈内存是由编译器自动分配与释放的，它其实有两种分配方式：静态分配和动态分配。
静态分配是由编译器自动完成的，如局部变量的分配（即在一个函数中声明一个 int 类型的变量i时，编译器就会自动开辟一块内存以存放变量 i）。与此同时，其生存周期也只在函数的运行过程中，在运行后就释放，并不可以再次访问。
动态分配由 alloca 函数进行分配，但是栈的动态分配与堆是不同的，它的动态分配是由编译器进行释放，无需任何手工实现。值得注意的是，虽然用 alloca 函数可以实现栈内存的动态分配，但 alloca 函数的可移植性很差，而且在没有传统堆栈的机器上很难实现。因此，不宜使用于广泛移植的程序中。当然，完全可以使用 C99 中的变长数组来替代 alloca 函数。
而堆内存则不相同，它完全是由程序员手动申请与释放的，程序在运行的时候由程序员使用内存分配函数（如 malloc 函数）来申请任意多少的内存，使用完再由程序员自己负责使用内存释放函数（如 free 函数）释放内存，如下面的代码所示：
/*分配堆内存*/ char *p1 = (char *)malloc(4); … … /*释放堆内存*/ free(p1); p1=NULL;
对栈内存的自动释放而言，虽然堆上的数据只要程序员不释放空间就可以一直访问，但是，如果一旦忘记了释放堆内存，那么将会造成内存泄漏，导致程序出现致命的潜在错误。
２、申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的 释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
３、申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
４、申请效率的比较：
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便。
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一块内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。
理论上分析大家都知道，栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持，例如，分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的执行指令，这就决定了栈的效率比较高。一般而言，只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统就将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
而堆则不同，它是由 C/C++ 函数库提供的，它的机制也相当复杂。例如，为了分配一块堆内存，首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆节点，然后将该节点从空闲节点链表中删除，并将该节点的空间分配给程序。而对于大多数系统，会在这块内存空间的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的 delete 语句才能正确释放本内存空间。另外，由于找到的堆节点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动将多余的那部分重新放入空闲链表中。很显然，堆的分配效率比栈要低得多。
5 、申请碎片的问题
对堆来说，频繁分配和释放（malloc / free）不同大小的堆空间势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量碎片，导致程序效率降低；而对栈来讲，则不会存在这个问题。
6、堆和栈中的存储内容
栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。
实例：
void f(int i) { printf("%d,%d,%d,%d\n", i, i++, i++, i++); } int main(void) { int i = 1; f(i); return 0; }
由于栈的“先进后出”规则，所以程序最后的输出结果是“4，3，2，1”。
7、存取效率的比较
char s1[] = “aaaaaaaaaaaaaaa”;
char *s2 = “bbbbbbbbbbbbbbbbb”;
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
#include 2. void main() 3. { 4. char a = 1; 5. char c[] = "1234567890"; 6. char *p ="1234567890"; 7. a = c[1]; 8. a = p[1]; 9. return; 10. }
对应的汇编代码
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 00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到 edx中，再根据edx读取字符，显然慢了。
二者比较
#include <stdio.h> #include <malloc.h> int main(void) { /*在栈上分配*/ int i1=0; int i2=0; int i3=0; int i4=0; printf("栈：向下\n"); printf("i1=0x%08x\n",&i1); printf("i2=0x%08x\n",&i2); printf("i3=0x%08x\n",&i3); printf("i4=0x%08x\n\n",&i4); printf("--------------------\n\n"); /*在堆上分配*/ char *p1 = (char *)malloc(4); char *p2 = (char *)malloc(4); char *p3 = (char *)malloc(4); char *p4 = (char *)malloc(4); printf("p1=0x%08x\n",p1); printf("p2=0x%08x\n",p2); printf("p3=0x%08x\n",p3); printf("p4=0x%08x\n",p4); printf("堆：向上\n\n"); /*释放堆内存*/ free(p1); p1=NULL; free(p2); p2=NULL; free(p3); p3=NULL; free(p4); p4=NULL; return 0; }
该示例代码主要演示了在内存分配中的堆和栈的区别，其运行结果为：
栈：向下 i1=0x0060fefc i2=0x0060fef8 i3=0x0060fef4 i4=0x0060fef0 p1=0x00bd14e0 p2=0x00bd3148 p3=0x00bd3158 p4=0x00bd3168 堆：向上
从运行结果中不难发现，内存中的栈区主要用于分配局部变量空间，处于相对较高的地址，其栈地址是向下增长的；而堆区则主要用于分配程序员申请的内存空间，堆地址是向上增长的。
三.各类型变量的存储位置和作用域。
最后介绍一下 C 语言中各类型变量的存储位置和作用域。
全局变量。从静态存储区域分配，其作用域是全局作用域，也就是整个程序的生命周期内都可以使用。与此同时，如果程序是由多个源文件构成的，那么全局变量只要在一个文件中定义，就可以在其他所有的文件中使用，但必须在其他文件中通过使用extern关键字来声明该全局变量。
全局静态变量。从静态存储区域分配，其生命周期也是与整个程序同在的，从程序开始到结束一直起作用。但是与全局变量不同的是，全局静态变量作用域只在定义它的一个源文件内，其他源文件不能使用。
局部变量。从栈上分配，其作用域只是在局部函数内，在定义该变量的函数内，只要出了该函数，该局部变量就不再起作用，该变量的生命周期也只是和该函数同在。
局部静态变量。从静态存储区域分配，其在第一次初始化后就一直存在直到程序结束，该变量的特点是其作用域只在定义它的函数内可见，出了该函数就不可见了。
