在计算机科学中，栈（stack）是一种常用的数据结构，它具有“后进先出”（LIFO，Last In First Out）的特性。栈内的元素只能通过栈顶进行操作，也就是说，只有最后压入的元素可以被取出，先压入的元素需要等待后面的元素取出后才能被取出。堆栈是栈在计算机中的具体实现，它通常由一段内存空间作为栈空间，具有指向栈顶元素的指针。
堆栈主要用于存储和恢复函数调用现场。在程序执行过程中，每次函数调用都会在堆栈顶部保存一段现场数据，包括函数返回地址、函数参数、本地变量等。当函数调用结束后，这些数据会被依次弹出，堆栈顶部的指针重新指向原来的位置，程序继续执行。
此外，堆栈还用于存储操作数和局部变量，在程序执行过程中将中间结果存储在堆栈中，减小了寄存器的压力，同时也避免了变量重复使用导致数据混淆的问题。
堆栈广泛应用于编译器、操作系统、虚拟机等程序中。编译器使用堆栈进行表达式求值和代码生成；操作系统利用堆栈保存函数调用现场和任务切换；虚拟机将程序运行栈和数据栈分别实现为堆栈，用于函数调用和存储中间结果。
在算法和数据结构中，堆栈也被用于处理括号匹配、中缀表达式转后缀表达式、模拟递归等问题。
堆栈的存储空间有限，当堆栈溢出时会导致程序崩溃。为了避免堆栈溢出，应当合理使用函数递归和局部变量等资源。同时，可以通过优化动态内存分配和使用链表等数据结构来减轻堆栈空间的压力。
在多线程和协程等并发编程环境中，堆栈的应用也面临着一些挑战。多线程中不同线程需要使用各自的堆栈空间，而协程需要使用共享的堆栈空间。为了解决这些问题，可以采用线程局部存储和内存池等技术来优化堆栈管理。
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