一.理论分析

1.1堆和栈的区别

• 栈区（stack）— 由编译器自动分配释放，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。
• 堆区（heap）— 一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是俩回事，分配方式倒是类似于链表。
• 全局区（静态区）(static) — 全局变量和静态变量的存储是放在一起的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放
• 文字常量区—常量字符串就是放在这里的。程序结束后释放。
• 程序代码区—存放函数体的二进制代码。

1.2堆和栈的理论知识

• 申请方式：stack由系统自动分配，例如，声明在函数中的一个局部变量int b；系统自动在栈中为b开辟空间。heap需要程序员自己申请，并指明大小，在C中malloc函数，如p1=(char*)malloc(10);在C++中用new运算符char* p2 = new char();, 但是注意p1、p2本身是在栈中的。
• 申请后系统的响应：对于栈而言，只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。对于堆而言，首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
• 申请大小的限制：栈是向低地址扩展的数据结构（向下生长），是一块连续的内存区域。这句话的意思是栈定的地址和栈的最大容量是系统预先定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M (也有说是1M，总之是一个编译时就确定的常数)，如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。堆是向高地址扩展的数据结构（向上生长），是不连续的区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
• 申请效率的比较：栈由系统自动分配，速度较快，但程序员无法控制。堆是由new分配的内存，一般速度较慢，容易产生碎片，不用用起来最方便。
  其中栈和堆构成了动态数据区：

|--------------------------------| 低端内存区域
|----------------|
|--------------------------------|
| 动态数据区 |
|--------------------------------|
| 代码区 |
|--------------------------------|
| 静态数据区|
|--------------------------------|
|-----------|
|--------------------------------| 高端内存区域

1.3数组、动态数组和vector的讨论如下：
数组是底层数据类型，存放在栈中，其内存的分配和释放完全由系统自动完成，效率最高；动态数组是程序员由new运算符创建的，存放在堆中，需由detele运算符人工释放，否则会内存泄露；vector，存放在堆中，有STL库中程序负责内存的分配和释放，使用方便。

Vector的构造和内存管理如下图所示，如果容器中已经没有空间容纳新的元素，此时，由于元素必须连续存储以便索引访问，所以不能在内存中随便找个地方存储这个新元素。于是，vector必须重新分配存储空间，用来存放原来的元素以及新添加的元素：存放在旧存储空间中的元素被复制到新存储空间中里，接着插入新元素，最后撤销旧的存储空间，这就是vector效率低的主要原因。

注意所谓的动态自增加，并不是在原空间之后接续新空间（因为无法保证原空间之后尚有可供配置的空间），而是配置一块更大的空间，将原内容拷贝过来，然后才开始在原内容之后构造新元素，并释放原空间。因此，对于vector的任何操作，一旦引起空间重新配置，指向原vector的所有迭代器就都失效了。注意size()和capacity()的区别，size()指容器当前拥有的元素个数，capacity指容器在必须分配新存储空间之前可以存储的元素总数，capacity()总是大于或等于size()的。

二. 数组、动态数组、vector的测试

对vector、预先reverse的vector、数组、new创建的动态数组测试代码如下：
vector的测试代码：

DWORD start=GetTickCount();
		int t=100;
		int n=200000;
		while (t)
		{
			vector<int> a,b;
			for (int i=0;i<n;i++)
				a.push_back(i);
			     t--;
		}
		cout<<"Runing time of program:"<<GetTickCount()-start<<endl;

预先reverse的vector的测试代码：

		 start=GetTickCount();
		 t=100;
		 n=200000;
		 while (t)
		 {
			 vector<int> a,b;
			 b.reserve(n+1);
			 for (int i=0;i<n;i++)
				 b.push_back(i);
			 t--;
		 }
		 cout<<"Runing time of program:"<<GetTickCount()-start<<endl;

数组的测试代码：

		 start=GetTickCount();
		 t=100;
		 n=200000;
		 while (t)
		 {
			 int  a[200000];
			 for (int i=0;i<n;i++)
				a[i]=i;
			 t--;
		 }
		 cout<<"Runing time of program:"<<GetTickCount()-start<<endl;

new创建的动态数组：

		 start=GetTickCount();
		 t=100;
		 n=200000;
		 while (t)
		 {
			 int  *p=new int[n+1];
			 for (int i=0;i<n;i++)
				 p[i]=i;
			 delete []p;
			     t--;
		 }
		 cout<<"Runing time of program:"<<GetTickCount()-start<<endl;

运行效率：数组>动态数组>预先reverse的vector>vector。