你了解堆和栈的由来吗？

人们提出内存中堆和栈这两个概念，肯定是要解决当时所遇到的问题，不会为了提出概念而提概念。堆和栈都是为了解决一些问题而发展出来的结果，并没有任何的高深之处。

要搞懂堆和栈的概念是如何来的，就需要从计算机诞生时说起了。

在冯诺依曼提出冯诺依曼计算机时，那是只有存储器，没有将存储器进一步划分。在编程时，整个内存空间任你使用，随便写，整个地址空间，每一个比特都是全局变量。

但时间久后，人们发现，这样写出来的代码真的很难维护、难以让人理解，写出来的代码都是面条代码。

后来，为了解决面条代码的问题，ALGOL提出了结构化编程。每个模块都使用begin和end进行包裹，包裹的部分使用局部变量，不能引用全局变量。

这时，科学家们又遇到了新的问题，在包裹的部分，如何才能实现局部变量呢？

当进入到每个模块时，为这个块单独开辟一块内存空间，。块空间是可以进行嵌套，比如A函数调用B函数，B函数调用C函数。这种嵌套有个特点，最后执行的块，一定是最先执行完成，最先释放空间，然后依次执行和释放。你会发现这就是我们现在所使用的栈，后进先出，即Last-In-First-Out数据结构。

这就是栈的由来，也是结构化编程的结果。

栈最早是体现在计算伯努利数的程序中，由程序员师姐ada编写，大致思路就是从仓库中获得数据，然后计算，然后将结果返回仓库。

结构化编程在上世纪60～70年代很流行，也逐渐被大众所接受，但是又带来了新的问题，这种大量的Push和Pop操作，很容易影响程序执行效率。

为了提高程序执行效率，DEC率先在CPU中增加了四条指令，分别是Push、Pop、PushJ、PopJ；后来出现的CPU，几乎都是遵照了这种范式，一直延续到今天。

下面再来说说堆

我们知道，最早的高级语言是Fortran，这门语言现在还在TIOBE排行榜前十的位置，还是很受欢迎的。早期的Fortran，必须在内存中定义好维度和长度，用今天的话来讲，就是在编译时使用静态变量将空间分配好，不支持在运行时进行动态分配。

如果你今天使用这种语言进行开发，不知道你会换多少个键盘和鼠标。我想你一定会疯掉的，这是什么垃圾玩意。当时的开发人员当然也不爽，严重影响到开发效率。

为了解决这一问题，在上世纪60年代初，BCPL语言首次引入了堆的概念，提供GETBLK和FREEBLK两个函数，用于动态申请内存空间，终于不用在代码里将数据定死了。

在到后来的C语言，就是我们都使用过的malloc和free函数。

这就是堆，为了能让你在运行时才决定内存大小的分配，而不必在编译时就将大小定死。堆并不能准确指代什么，而是一种泛指，泛指操作系统给你一块内存空间存放你任意的东西，不要与数据结构中的堆混合了。

堆和栈是不同的，大多数语言栈上的数据大小在编译期就必须要确定的。当你在类或函数中定义变量时，就是在使用栈；当你使用malloc或new时，就是在使用堆。

我上面说的堆和栈只是一些概念，仅供了解，当你具体在使用堆和栈时，肯定还会有很多细节之处。比如。栈的长度能无限大吗？栈的大小由什么决定？在堆里频繁申请和释放内存，如何减少内存窟窿？如何提高效率？每次malloc后，又要free，这一过程不仅繁琐而且又不安全，有没有在程序运行时自动对内存进行申请和释放（也就是现在的GC）。

如果你对这些基本概念进行理解后，在去理解这些细节就很简单了，没有你想象中的那么难。