python堆和栈有什么区别

堆（Heap）与栈（Stack）是开发人员必须面对的两个概念，在理解这两个概念时，需要放到具体的场景下，因为不同场景下，堆与栈代表不同的含义。一般情况下，有两层含义：

（1）程序内存布局场景下，堆与栈表示的是两种内存管理方式；

（2）数据结构场景下，堆与栈表示两种常用的数据结构。

堆和栈其实是操作系统管理进程占用的内存空间的两种管理方式。主要区别如下：

(1)管理方式不同。堆栈由操作系统自动分配和释放，无需我们手动控制；堆的申请和释放由程序员控制，容易出现内存泄漏；

(2)空间大小不同。每个进程拥有的栈的大小远小于堆的大小。理论上程序员可以申请的堆大小是虚拟内存的大小，进程栈的大小对于64位的Windows默认为1MB，对于64位的Linux默认为10MB；

(3)成长方向不同。堆的增长方向是向上的，内存地址从低到高；栈的增长方向是向下的，内存地址是从高到低的。

(4)分配方式不同。堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有两种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是由操作系统完成的，例如局部变量的分配。动态分配是通过alloca函数分配的，但是栈的动态分配和堆的不同。他的动态分配是操作系统释放的，我们不需要手动实现。

(5)分配效率不同。栈是操作系统自动分配的，在硬件层面支持栈：分配一个专门的寄存器来存放栈的地址，并且有专门的压栈和出栈指令，决定了高效率的堆栈。堆由 C/C++ 提供的库函数或运算符应用和管理。实现机制比较复杂，频繁的内存申请容易出现内存碎片。显然，堆的效率远低于堆栈。

(6)存储内容不同。堆栈的内容、函数返回地址、相关参数、局部变量和寄存器内容等。当主函数调用另一个函数时，要保存当前函数执行断点，需要使用堆栈来实现。首先将main函数的下一条语句的地址压入栈中，即扩展指针寄存器（EIP）的内容，然后是当前栈帧的底部地址，即的内容扩展基指针寄存器（EBP），然后是被调用函数的实参等，一般情况下是从右向左压入堆栈，然后是被调用函数的局部部分。变量，注意静态变量存储在数据段或BSS段中，不会压入堆栈。出栈的顺序正好相反。最后，栈顶指向主函数下一条语句的地址，主程序从这个地址开始执行。堆，一般来说，堆的顶部使用一个字节的空间来存储堆的大小，而堆中的具体存储内容由程序员来填充。

从上面可以看出，与栈相比，由于使用了大量的malloc()/free()或者new/delete，很容易造成大量的内存碎片，并且可能造成切换用户模式和内核模式之间，效率较低。与堆相比，栈在程序中的应用更为广泛。最常见的是函数的调用过程是通过栈来实现的，函数返回地址、EBP、实参和局部变量都存放在栈中。栈虽然有很多优点，但是因为和堆相比没有那么灵活，所以有时候会分配大量的内存空间，主要是使用堆。

无论是堆还是栈，在使用内存时都要防止非法越界。越界导致的非法内存访问可能会破坏程序的堆和栈数据，或者导致程序运行在一个不确定的状态，无法得到预期的结果。导致程序异常崩溃，这些都是我们在编程时处理内存时要注意的问题。