堆和栈
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堆（Heap）与栈（Stack）有两层含义：

- 程序内存布局场景下，堆与栈表示两种内存管理方式

- 数据结构场景下，堆与栈表示两种常用的数据结构

栈由操作系统自动分配释放 ，用于存放函数的参数值、局部变量等，其操作方式类似于数据结构中的栈。

堆由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时由系统回收。

区别
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管理方式
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栈由操作系统自动分配释放，无需我们手动控制；

堆的申请和释放工作由程序员控制，容易产生内存泄漏。


空间大小
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每个进程拥有的栈的大小要远远小于堆的大小。
理论上，程序员可申请的堆大小为虚拟内存的大小，进程栈的大小 64-bit 的 Windows 默认 1MB，64-bit 的 Linux 默认 10MB。


分配方式
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堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有 2 种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是由操作系统完成的，比如局部变量的分配。

动态分配由 ``alloc`` 函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，其动态分配是由操作系统进行释放，无需我们手工实现。


生长方式
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堆的生长方向向上，内存地址由低到高。

栈的生长方向向下，内存地址由高到低。


分配效率
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栈由操作系统自动分配，会在硬件层级对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。

堆则是由 C/C++ 提供的库函数或运算符来完成申请与管理，实现机制较为复杂，频繁的内存申请容易产生内存碎片。显然，**堆的效率比栈要低得多** 。


存放内容
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栈：存放函数返回地址、相关参数、局部变量和寄存器内容等。

堆：一般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。


内存分区
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在 C++ 中，内存主要分为堆、栈、全局/静态存储区和常量存储区。

- **栈** ：就是那些由编译器在需要的时候分配，在不需要的时候自动清除的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。

- **堆** ：就是那些由 new 分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个 new 就要对应一个 delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。

- **全局/静态存储区** ：全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，在以前的 C 语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，在 C++ 里面没有这个区分了，他们共同占用同一块内存区。

- **常量存储区** ：这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，不允许修改。

构造函数的空间分配
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**静态构造** ：编译器为对象在栈空间中分配内存（直接移动栈顶指针，挪出适当的空间），然后在这片内存空间上调用构造函数构造一个栈对象。 ::

  A a;

**动态构造** ：在堆上申请内存；在堆内存上构造对象；指针指向该堆内存。 ::

  A* pa = new A();

限制在堆上构造对象
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要求不能在栈空间构造类对象，直接将构造函数声明为 private 是不行的。因为 new 表达式实际上也调用了构造函数，会报错 ``error: 'A::A()' is private`` 。

在栈空间构造对象，是由编译器分配内存空间的。当对象被使用完之后，编译器会调用析构函数来释放栈对象所占的空间。编译器管理了对象的整个生命周期。如果编译器无法调用类的析构函数（比如，类的析构函数是 private），则编译器无法释放内存。所以，编译器在为类对象分配栈空间时，会先检查类的析构函数的访问性（其实不光是析构函数，只要是非静态的函数，编译器都会进行检查）。 **如果类的析构函数是私有的，则编译器不会在栈空间上为类对象分配内存** 。

另一方面，考虑到类的继承，应将构造函数和析构函数声明为 **protected** ，然后提供一个静态函数来完成对象的构造。

此外，还要方便释放对象所占用的内存空间。delete 表达式会调用析构函数，如果析构函数不是 public，在类外无法直接访问。

.. code-block:: cpp
    :linenos:

    class A
    {
    protected:
        A(){}
        ~A(){}
    public:
        static A* create()
        {
            return new A();
        }
        void destroy()
        {
            delete this;
        }
    }; 

.. code-block:: cpp
    :linenos:

    A* pa = A::create();
    pa->destroy(); 

限制在栈上构造对象
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将 new 和 delete 运算符重载，并声明为 private。

.. code-block:: cpp
    :linenos:

    class A
    {
    public:
        A(){}
        ~A(){}
    private:
        void* operator new(size_t){}
        void operator delete(void*){}
    }; 



参考资料
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1. 堆与栈的区别

  https://blog.csdn.net/K346K346/article/details/80849966

2. C/C++——堆栈的讲解

  https://blog.csdn.net/lovejay7/article/details/80662390

3. C++ 自由存储区是否等价于堆？

  https://www.cnblogs.com/QG-whz/p/5060894.html

4. 如何让类对象只在栈（堆）上分配空间？

  https://segmentfault.com/a/1190000009023942