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课程开始之前，考虑如下的代码：

let s = "hello, world".to_string();

"hello, world"是一个字面常量（string literal），在编译阶段被存储到可执行文件的 .RODATA 段（GCC）或者 .RDATA 段（VC++）；程序加载时，获得一个固定的内存地址。
to_string方法会在堆上分配一块空间，并把 hello, world 逐字节拷贝过去。
赋值语句（或者说变量绑定）将堆上数据赋值给 s 时，s 作为栈上的变量，它需要知道堆上数据的内存地址、堆上已分配空间的容量、数据实际占用的长度。所以，s 拥有三个内存字（word），分别用来存储这三个信息。64位系统上，一个 word 为8字节；32位系统商，一个 word 为4字节。

堆和栈上分别存储什么样的数据？或者说开发时，如何确定哪些数据或内容存放在堆上，哪些存放在栈上？

01-栈

栈是程序运行的基础。在计算机内存中，栈是自顶向下（高地址向低地址）扩张的，堆是自底向上扩张的。

当函数被调用时，会在栈顶分配一块连续的空间，称为栈帧（frame）。栈帧中保存有函数调用时寄存器等上下文的值，并在函数调用结束时用这些值来恢复寄存器等上下文的内容。

如何确定栈帧大小，或者说在函数调用时，需要在栈中分配多少连续的空间？这在编译时可以确定。编译时，函数是最小的编译单元。编译器知道，在函数执行时需要哪些寄存器、会定义哪些局部变量。寄存器的大小是固定的，局部变量大小也必须是编译时可知的，以便编译器可以预留空间。

由此可以得出以下结论：

在编译时，一切无法确定大小或者大小可以改变的数据，都无法安全地放在栈上，最好放在堆上.

根据上面的结论，我们可以知道哪些数据存放在堆上，哪些数据存放在栈上。在文章开头的例子中，我们也能明白为什么 Rust 中的 String 类型的变量会使用三个内存字的胖指针指向堆上的一块空间。

数据存放在栈上的优点与不足：

02-堆

当需要动态大小的内存时，只能使用堆，例如可变长度的数组、列表、哈希表、字典等。

在堆上分配内存时往往分配的空间（容量）会大于实际需要，换句话说会预先多分配一部分内存，主要是因为堆内存分配会调用系统调用，代价昂贵，要避免频繁调用。

除了动态大小的内存需要分配在堆上，动态声明周期的内存也需要分配在堆上。存储在栈中的局部变量会随着栈帧的回收而被释放，所以栈上变量的声明周期是不受开发者控制的，且局限在当前调用方法内部。堆上分配的内存需要显式地释放，使得其具有更灵活性的生命周期，也可以在多个栈帧（或者说多个方法）之间共享。

数据存放在堆上的优点和不足：

堆内存的申请和释放比较灵活，可由开发人员自由掌控。
如果堆内存的释放完全依赖使用者，则极容易出现内存泄漏；甚至不恰当地使用或释放堆内存，还会发生使用已释放内存（use after free）、堆越界等内存安全问题。

如何解决堆内存管理问题，不同的语言选择了不同的方案。

GC 在内存分配和回收时无需额外的操作，因此效率较高。而 Arc 在分配和回收时需要处理引用计数值，因此效率较 GC 低。但是，GC 会存在 STW 问题。

我们使用 Android 手机偶尔感觉卡顿，而 iOS 手机却运行丝滑，大多是这个原因。

GC 分配和释放内存的效率和吞吐量要比 ARC 高，但因为偶尔的高延迟，导致被感知的性能比较差，所以会给人一种 GC 不如 ARC 性能好的感觉。

如果有一个数据结构需要在多个线程中访问，可以把它放在栈上吗？为什么？

不可以。栈是线程独占的内存空间，无法在线程之间共享。

可以使用指针引用栈上的某个变量吗？如果可以，在什么情况下可以这么做？

可以。在栈上创建一个指针，指向栈上的变量。例如：

let s = 10;
let s1 = &s;       // s1 为 s 的指针

创建的指针仅可在当前方法中可用，不可传递到其他方法中。否则，会发生使用已释放内存。

本节课程链接《01｜内存：值放堆上还是放栈上，这是一个问题》