C/C++ 記憶體分配全景圖：堆、棧、全域區、常數區深度解析

三種分配方式

1. 靜態儲存區：編譯期分配，程式全生命週期存在。如全域變數、static 變數。
2. 棧：函式執行時自動分配區域變數、參數、返回位址；函式結束自動釋放。效率極高，但容量有限（Windows 預設 1~2MB）。
3. 堆：執行期透過 malloc/new 任意申請，程式設計師負責 free/delete 釋放。靈活但易產生碎片與洩漏。

程式記憶體五大區域

1. 程式碼區：二進位指令
2. 全域/靜態區：全域變數、靜態資料、常數
3. 常數字串區：字串字面值
4. 堆區：動態分配
5. 棧區：函式幀、區域變數

程式碼範例解析

int a = 0;           // 全域初始化區
char *p1;            // 全域未初始化區
int main() {
    int b;           // 棧
    char s[] = "abc";// 棧
    char *p2;        // 棧
    char *p3 = "123456"; // "123456" 在常數區，p3 在棧
    static int c = 0;// 全域/靜態初始化區
    p1 = new char[10]; // 堆
    p2 = new char[20]; // 堆
    strcpy(p1, "123456"); // 常數區字串複製到堆
}

堆與棧詳細比較

new/delete vs malloc/free

• new 呼叫建構函式，delete 呼叫解構函式；malloc/free 僅分配/釋放原始記憶體。
• 陣列 new T[N] 僅能呼叫預設建構函式。
• 範例程式碼驗證：malloc 配置 Time 物件不呼叫建構/解構，new 則會。

建議

• 優先使用棧 (區域變數、std::vector 等 RAII 容器)。
• 大塊/生命週期不固定記憶體才用堆，並善用智慧指標 (unique_ptr, shared_ptr) 自動管理。
• 嚴防越界，寧可崩潰也不可破壞堆/棧結構。