CPU眼里的：堆和栈( 二 ) _堆和栈

所有这些操作，只需要简单移动一下栈顶指针，也就是改变CPU寄存器rsp的值，就可以完成了：

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甚至，对“栈”内存的读、写操作，往往也是一条CPU指令，就能解决。
有趣的是：函数也不知道会有多少个线程调用它。所以，哪个线程调用它，它就操作哪个线程的“栈”：

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当然，这些规则比较隐晦，需要我们对函数运行原理，有比较清晰的认识。如果大家不清楚阿布在说什么，请回看一下上个章节“CPU眼里的：{函数括号}” 。

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“栈”的生长方向
好了，说了这么多假、大、空的话，该做点实事了。写一个简单的函数stack，打印一下函数内临时变量a的值和地址，随后继续递归调用函数stack：

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如你所见，随着函数的调用，变量a的值没有变化，一直是0；但它的地址一直在变化。从趋势上看，变量a的内存地址的值，在逐层降低。这也验证了那句话：“栈”的生长方向、或者说消耗、申请方向，是由高端内存，向低端内存“生长”的。
同时，由于我们的递归调用十分的规律，所以，每个变量a之间的内存地址间隔也是非常固定的32（0x20）个字节。

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“堆”的分析
好了，说完“堆”，我们再说“堆” 。跟“栈”一样，一般情况下，“堆”也是操作系统附送给我们的。不同的是，“堆”的内存空间往往比较大，可以用来存放一些超大的数据。
而且不同于“栈”的隐晦，“堆”的使用，非常明确、清晰：

int main(){int* p = (int*)malloc(4);free(p);p = (int*)calloc(4, 1);free(p);realloc(&p, 4);free(p);p = new int(10);delete p;}

程序员需要通过malloc、calloc、realloc函数或new操作来申请堆内存。只要能得到这个内存块的地址，线程A、线程B都可以随时访问这块内存。
至于释放“堆”内存，也需要程序员通过手动的调用free或delete来归还、释放内存。
总的来说，“堆”在使用起来，非常直接，看上去也比较可控。但malloc之后，忘记free的事情，也时有发生。这也是大家常说的：内存泄露。但阿布感觉这更像是：借钱不还。
另外，相比“栈”的高效操作，“堆”的申请、释放，就显得比较慢。因为，malloc、free本身就是一个比较复杂的函数。需要对每次的内存申请操作，进行管理。
这是linux的祖先minix关于malloc函数的代码链接：
https://Github.com/Stichting-MINIX-Research-Foundation/minix/blob/master/lib/libc/stdlib/malloc.c
它的总代码量达到1300多行。而且，在多次malloc和free后，一大块完整的堆内存，会慢慢变得支离破碎，这也就是大家常说的：内存碎片。
例如，这是一段完整的“堆”内存块：