面试题：Go中堆与栈在变量存储上的区别

Question

在Go语言中，简要阐述堆和栈在变量存储方面有哪些不同？并举例说明什么样的变量通常存储在堆上，什么样的变量存储在栈上。

Answer 1

堆和栈在变量存储方面的不同

1. 分配方式：
   • 栈：栈上的变量分配和释放非常高效，遵循后进先出（LIFO）原则。当一个函数调用时，其局部变量在栈上被分配空间，函数返回时，这些变量所占用的栈空间被自动释放。
   • 堆：堆上的内存分配相对复杂，需要通过垃圾回收（GC）机制来管理内存的释放。Go语言的垃圾回收器会定期扫描堆内存，回收不再被引用的对象所占用的空间。
2. 内存管理：
   • 栈：由编译器自动管理，不需要程序员手动干预内存的分配和释放，因此栈上变量的生命周期与函数调用紧密相关。
   • 堆：由于垃圾回收机制的存在，堆上变量的生命周期由垃圾回收器决定，只要变量还被引用，垃圾回收器就不会回收其占用的内存。

变量存储位置示例

1. 存储在堆上的变量：
   • 一般来说，通过new关键字或者make关键字创建的对象会存储在堆上。例如：

   package main
   
   import "fmt"
   
   func main() {
       // 使用new创建一个指向int类型的指针，该指针指向的int值存储在堆上
       var numPtr *int = new(int)
       *numPtr = 10
       fmt.Println(*numPtr)
   
       // 使用make创建一个切片，切片底层的数据结构存储在堆上
       slice := make([]int, 0, 10)
       slice = append(slice, 1, 2, 3)
       fmt.Println(slice)
   }
   

2. 存储在栈上的变量：
   • 函数内部的局部变量，如果其大小在编译时可以确定，并且没有被逃逸分析判定为需要在堆上分配，那么这些变量会存储在栈上。例如：

   package main
   
   import "fmt"
   
   func add(a, b int) int {
       // 局部变量sum存储在栈上
       sum := a + b
       return sum
   }
   
   func main() {
       result := add(3, 5)
       fmt.Println(result)
   }
   

在add函数中，sum变量是局部变量，其大小在编译时已知，并且没有逃逸出函数，因此存储在栈上。