栈、堆
栈
帧
栈是程序运行的基础。每当一个函数被调用时，一块连续的内存就会在栈顶被分配出来，这块 内存被称为帧(frame)。
调用过程
栈是自顶向下增长的，一个程序的调用栈最底部，除去入口帧(entry frame),就是main函数对应的帧，而随着main函数一层层调用，栈会一层层扩展；调用结束，栈又会一层层回溯，把内存释放回去。
在调用的过程中，一个新的帧会分配足够的空间存储寄存器的上下文。在函数里使用到的通用寄存器会在栈保存一个副本，当这个函数调用结束，通过副本，可以恢复出原本的寄存器的上下文，就像什么都没有经历一样。此外，函数所需要使用到的局部变量，也都会在帧分配的时候被预留出来。
怎么确定需要多大的帧呢？
这要归功于编译器。在编译并优化代码的时候，一个函数就是一个最小的编译单元。
在这个函数里，编译器得知道要用到哪些寄存器、栈上要放哪些局部变量，而这些都要在编译时确定。所以编译器就需要明确每个局部变量的大小，以便于预留空间。
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。
放栈上的存在问题
栈溢出
栈上的内存分配是非常高效的。只需要改动栈指针（stack pointer），就可以预留相应的空间；把栈指针改动回来，预留的空间又会被释放掉。预留和释放只是动动寄存器，不涉及额外计算、不涉及系统调用，因而效率很高。 所以理论上说，只要可能，我们应该把变量分配到栈上，这样可以达到更好的运行速度。 那为什么在实际工作中，我们又要避免把大量的数据分配在栈上呢？
这主要是考虑到调用栈的大小，避免栈溢出（stack overflow）。一旦当前程序的调用栈超出了系统允许的最大栈空间，无法创建新的帧，来运行下一个要执行的函数，就会发生栈溢出，这时程序会被系统终止，产生崩溃信息。
堆
栈虽然使用起来很高效，但它的局限也显而易见。当我们需要动态大小的内存时，只能使用堆，比如可变长度的数组、列表、哈希表、字典，它们都分配在堆上。
预留空间
堆上分配内存时，一般都会预留一些空间。
let mut arr = Vec::new();
arr.push(1);
arr.push(2);
这个列表实际预留的大小是 4，并不等于其长度 2。这是因为堆上内存分配会使用 libc 提供的 malloc() 函数，其 内部会请求操作系统的系统调用，来分配内存。系统调用的代价是昂贵的，所以我们要避免频繁地 malloc()。
对上面的代码来说，如果我们需要多少就分配多少，那列表每次新增值，都要新分配一大块的内存，先拷贝已有数据，再把新的值添加进去，最后释放旧的内存，这样效率很低。所以在堆内存分配时，预留的空间大小 4 会大于需要的实际大小 2 。
生命周期
除了动态大小的内存需要被分配到堆上外，动态生命周期的内存也需要分配到堆上。
上文中我们讲到，栈上的内存在函数调用结束之后，所使用的帧被回收，相关变量对应的内存也都被回收待用。所以栈上内存的生命周期是不受开发者控制的，并且局限在当前调用栈。
而堆上分配出来的每一块内存需要显式地释放，这就使堆上内存有更加灵活的生命周期，可以在不同的调用栈之间共享数据
放堆上的问题
内存泄漏
如果手工管理堆内存的话，堆上内存分配后忘记释放，就会造成内存泄漏。
一旦有内存泄漏，程序运行得越久，就越吃内存，最终会因为占满内存而被操作系统终止运行。如果堆上内存被多个线程的调用栈引用，该内存的改动要特别小 心，需要加锁以独占访问，来避免潜在的问题。比如说，一个线程在遍历列表，而另一个线程在释放列表中的某一项，就可能访问野指针，导致堆越界（heap out of bounds）。而堆越界是第一大内存安全问题。
使用已释放内存
如果堆上内存被释放，但栈上指向堆上内存的相应指针没有被清空，就有可能发生**使用已释放内存（use after free）**的情况，程序轻则崩溃，重则隐含安全隐患。根据微软安全反应中心（MSRC）的研究，这是第二大内存安全问题。
练习
- 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？ 不能, 每个线程都会拥有自己的栈,栈上数据无法进行跨栈访问.
- 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,只要指针的生命周期小于或者等于栈上的引用源就行,如果生命周期大于引用源就会出现野指针的情况.在rust中会报错从而无法编译.
总结
栈
栈上存放的数据是静态的，静态大小，静态生命周期（不受控制，函数调用完就被回收；
存在问题：栈溢出
堆
堆上存放的数据是动态的，动态大小，动态生命周期（分配出的每一块内存需要显式地释放，灵活的生命周期。
存在问题：内存泄漏，使用已释放内存