變量存儲區：堆和棧

最近在看PHP源碼解析，涉及到堆棧存儲區的知識，而我對於這個卻不太清楚，因此，看了一下相關資料，總結一下。

棧

棧，存儲函數中的局部變量（臨時變量），存儲函數地址，棧是后進先出的結構，由CPU管理和優化。

使用棧存儲變量的優勢在於：你不用再管理內存了，不必手動分配內存或釋放它，此外，由於CPU相關的優化，讀取寫入的效率也很高。

關於棧需要注意的一點是：存儲在棧上的變量的大小是有限制的，而堆卻不是。

堆

堆是計算機內存的一塊區域，不會自動為你管理內存，也不是由CPU嚴格管理的。它是一個更自由的內存區域（並且更大）。要在堆上分配內存，必須使用 malloc 或 calloc，它們是內置的C函數。一旦在堆上分配了內存，你就負責在不需要它時使用 free() 釋放內存。如果沒有做到這一點，程序將會出現所謂的 內存泄漏，也就是說，堆上的內存仍被保留，但其他進程無法使用。

示例

下面這個例子展示了在棧上創建變量的情況：

#include <stdio.h>

double multiplyByTwo (double input) {
  double twice = input * 2.0;
  return twice;
}

int main (int argc, 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;
}

第10,11,12行創建了變量：int、double和double數組。這些變量被推入棧中，當main退出時，這些變量自動從棧中彈出。類似的，函數multiplyByTwo()中的twice變量被推入棧中（當multiplyByTwo()被調用時），當multiplyByTwo()退出時，twice被彈出並且消失不見。

下面是一個在堆上分配內存的例子：

#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, 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] = 2.3;
  myList[2] = 3.4;

  double *twiceSalary = multiplyByTwo(salary);

  printf("double your salary is %.3f\n", *twiceSalary);

  free(age);
  free(salary);
  free(myList);
  free(twiceSalary);

  return 0;
}

何時使用堆？

什么時候應當使用堆，什么時候使用棧？如果你需要分配大塊內存（一個大數組，大的結構體），並且你想保持相當長的時間，此時應當使用堆。如果你只處理相對小的變量，只在函數的范圍內使用，那么使用棧，它更容易也更快。如果你需要變量類似動態大小的數組或結構體，那么應當使用堆。

參考來源

• https://www.gribblelab.org/CBootCamp/7_Memory_Stack_vs_Heap.html
• https://www.learncpp.com/cpp-tutorial/79-the-stack-and-the-heap/

PS - 個人博客鏈接：變量存儲區：堆和棧