go語言棧與堆都是什麼

棧是一種資料結構，是為執行執行緒留出的記憶體空間；棧只允許往線性表的一端放入資料，之後在這一端取出資料，即按照先進後出，後進先出的順序取出棧中的元素。堆是一種資料結構，是為動態分配預留的記憶體空間；和棧不一樣，從堆上分配和重新分配塊沒有固定模式；你可以在任何時候分配和釋放它。

本教學操作環境：windows7系統、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

Go語言的棧和堆

在程式語言中有兩個非常重要的概念，堆和棧，

堆和棧是兩種非常重要的資料結構，在編輯程式的時候會經常用到，Go語言也不例外。

下面我們來看看這兩種資料結構。

棧

棧只允許往線性表的一端放入資料，之後在這一端取出資料，即按照先進後出，後進先出的順序取出棧中的元素。

往棧中放入元素的過程稱為入棧。入棧會增加棧的元素數量，最後放入的元素是位於棧的頂部，最先放入的元素位於棧的底部。

從棧中取出元素時，只能從棧頂取出，取出元素後，棧的數量會變少，最先放入的元素總是最後被取出，最後放入的元素總是最先被取出。

我們常使用陣列來模擬一個棧的使用：

入棧和出棧的實現程式碼如下：

package main
import (
   "fmt"
   "errors"
)

//使用陣列來模擬一個棧的使用
type Stack struct {

   MaxTop int       // 表示我們棧最大可以存放數個數
   Top int          // 表示棧頂, 因為棧頂固定，因此我們直接使用Top
   arr [5]int       // 用一個陣列模擬棧
}

//入棧函數
func (this *Stack) Push(val int) (err error) {

   //先判斷棧是否滿了
   if this.Top == this.MaxTop - 1 {
      fmt.Println("stack full")
      return errors.New("stack full")
   }
   this.Top++
   //放入資料
   this.arr[this.Top] = val
   return
}

//出棧函數
func (this *Stack) Pop() (val int, err error) {
   //判斷棧是否空
   if this.Top == -1 {
      fmt.Println("stack empty!")
      return 0, errors.New("stack empty")
   }

   //先取值，再 this.Top--
   val =  this.arr[this.Top]
   this.Top--
   return val, nil
}

//遍歷棧，注意需要從棧頂開始遍歷
func (this *Stack) List() {
   //先判斷棧是否為空
   if this.Top == -1 {
      fmt.Println("stack empty")
      return
   }
   fmt.Println("棧的情況如下：")
   for i := this.Top; i >= 0; i-- {
      fmt.Printf("arr[%d]=%d\n", i, this.arr[i])
   }
}

func main() {

   stack := &Stack{
      MaxTop : 5,    // 表示最多存放5個數到棧中
      Top : -1,      // 當棧頂為-1，表示棧為空
   }

   //入棧
   stack.Push(1)
   stack.Push(2)
   stack.Push(3)
   stack.Push(4)
   stack.Push(5)
   stack.List()//顯示

   //出棧
   val, _ := stack.Pop()
   fmt.Println("出棧val=", val)    // 5
   stack.List()                    //顯示
}
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堆

堆在記憶體分配中類似於往一個房間裡擺放各種傢俱，傢俱的尺寸有大有小，分配記憶體時，需要找一塊足夠裝下傢俱的空間再擺放傢俱。

經過反覆擺放和騰空傢俱後，房間裡的空間會變得亂七八糟，此時再往這個空間裡擺放傢俱會發現雖然有足夠的空間，但各個空間分佈在不同的區域，沒有一段連續的空間來擺放傢俱。此時，記憶體分配器就需要對這些空間進行調整優化。

堆分配記憶體和棧分配記憶體相比，堆適合不可預知大小的記憶體分配。

堆和棧的分配

變數定義完成一般是分配在堆和棧空間上的，存在哪個空間上是根據是否有動態分配記憶體有關（new/malloc）。

例如下面的案例

案例一

var p *int    //全域性指標變數
func f(){
    var i int
    i = 1
    p = &i    //全域性指標變數指向區域性變數i
}
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案例二

func f(){
    p := new(int) //區域性指標變數，使用new申請的空間
    *p = 1
}
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第一個案例中，使用var定義區域性變數，但是由於i賦值給全域性指標變數p，當函數結束，此時i並不會被釋放，所以區域性變數i是申請在堆上(程式設計師手動釋放)。

區域性變數:在函數中定義的變數，它有一個動態的生命週期：每次執行的時候就建立一個新的實體，一直生存到沒有人使用(例如沒有外部指標指向它，函數退出的時候沒有路徑存取到這個變數)這個時候它佔用的空間就會被回收

第二個案例中，使用new申請空間，由於退出函數後p就會被釋放，所以p是申請在棧上(自動釋放)

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