C语言：内存存储、栈、堆等区别

内存存储

首先先了解一下C/C++的内存存储，一般把内存理解成4个分区：栈、堆、全局/静态存储区和常量存储区。

1）栈：用于那些在编译期间就能确定存储大小的变量的存储区，用于在函数作用域内创建，在离开作用域后自动销毁的变量的存储区。它的存储空间是连续的，两个紧挨着定义的局部变量，它们的存储空间也是紧挨着的。一般栈的大小有限制，所以定义超大数组时需注意，如vc++编译器的默认栈大小为1M。

2）堆：哪些在编译期间不能确定存储大小的变量的存储区，它的存储空间是不连续的，一般由malloc（new）函数来分配内存块，并且需free（delete）释放内存。如没释放便会造成内存泄漏问题。两个紧挨着定义的指针变量，所指向的分配出来的两块内存并不一定是紧挨着的。堆的大小由虚拟内存而定，32位机器的大小为2的32次方，即为4GB。
3）全局/静态存储区：和“栈”一样，用于那些在编译期间就能确定存储大小的变量的存储区，但它用于的是在整个程序运行期间都可见的全局变量和静态变量。
4）常量存储区：用于那些在编译期间就能确定存储大小的变量的存储区，并且在程序运行期间，存储区的常量也是全局可见的，而存放的是常量，不允许被修改。

了解了c/c++内存的存储情况后，以以下5个问题来做分析。
问题1：

int x = 4，y = 3;
swap(x,y);
int z = x - y;
printf("result = %d\n",z);//output 1
void swap(int a, int b)
{
    int temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

初学者都知道：a 和 b没有发生交换。
这里用函数参数和内存的关系做解析：
所有函数都会在运行时从程序“栈”上得到分配给它的一块存储区，这块栈上的函数存储区随函数的开始而开始，随函数的结束而结束，结束时便将存储区自动释放，以供程序的其他用途使用。函数在函数运行时会为函数的每一个参数都提供存储区，参数在存储区中的存储长度由自身的类型决定。
函数的参数有传值（传指针）和传址（传引用）两种。所谓参数传值，就是把实参的值复制到函数运行时分配给函数的参数存储区中，即函数不会访问当前调用的实参，而处理的只是实参在本地的拷贝，而对这些拷贝的修改便不会影响实参的值。
那么我们所定义的swap便是参数传值的函数，这就意味着函数体内的a和b是参数int a和int b的实参在函数内的一份局部拷贝。实际上也就是这两份拷贝进行了交换，而并没对实参进行修改。而当函数结束时，函数的“栈”存储区自动释放，局部变量a和b也随即被销毁。
问题2：

int getint(int a)
{
    int i = 1 + a;
    return i;
}

int z = 1;
z = getint(a);

z的结果为2,想必也不会答错吧。疑问点在于，很多人经常会这样问：函数getint返回的i是个局部变量，函数结束时不时被自动销毁了么，怎么还能返回给调用者？
同样的，函数的返回值有传值和传址两种。getint属于返回值是传值的函数，那么意味着getint会在函数返回出产生一个临时对象，用于存放局部变量i的值的一份拷贝（i的右值的拷贝），临时对象是没有名称的，其值（右值）会存储在调用者的“栈”中。即i虽然被销毁了，但它的拷贝仍然存在，并在函数返回时作为“右值”赋给”左值z“。
问题3:

char* c = getMemory();
printf("c = %s\n",c);   //hello world
char * getMemory()
{
    char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * 20);
    strcpy(p,"hello world");
    return p;
}

变量包含两个值：左值和右值。左值是内存存储区的名字，右值是存放在存储区中的值。
首先解析下这个函数做了哪些事：
char p = (char )malloc(sizeof(char) * 20);表示分配一块“堆”内存并使得变量p指向这块“堆”内存；strcpy(p,”hello world”);表示往p所指向的“堆“内存中复制字符串。因此，return p；时，变量p的左值是一个局部指针，存储于函数栈上；右值是”堆“的地址（值时”hello world“）。
getMemory（）属于返回值是传指针的函数，以为着会在函数返回处产生一个队返回变量p的”左值“的拷贝，而作为局部变量的p自然会在离开函数作用域时被销毁，但”左值“的拷贝是存在的，其存储了指向”堆
“的地址。
一般而言，malloc对应free来释放分配的堆内存，否则其内存将在程序运行期间一直存在，而此处的堆内存存放了hello world，显然我们想使用该字符串，因此并不需释放。

问题4：

const char* c1 = getMomery1();
printf("c1 = %s\n",c1); //hello world
char * getMomery1()
{
    char* p = "hello world";
    return p;
}

解析：
char* p = “hello world”;中，左值是局部指针变量p，存储于函数栈上，右值是字符串常量”hello world“，存储于常量存储区。
getMomery1（）属于返回值是传指针的函数，意味着函数在返回处产生一个队返回对象的”左值“的拷贝，其值存储了指向字符串常量”hello world“的地址。该情况与问题3一致，不做过多解析。

问题5：

char* const c2 = getMemory2();
printf("c2 = %s\n",c2);

char* getMemory2()
{
    char p[] = "hello world";
    return p;
}

该函数返回值是传指针，会再函数返回时产生”左值“拷贝。
可以看到，p[]不是指针，是一个数组变量。编译器会根据右值”hello world“的长度在编译期间在函数的栈上为数组变量分配大小为12个字符的内存存储区，其值为”hello world“。
那么函数返回的”左值“拷贝指向的是局部变量数组p[12]的首地址。当局部数组p[12]离开作用域后会被自动销毁。这时，函数返回的”左值“拷贝指向的是一个被销毁的局部变量地址。
即结果为 c2 = 未知。

这里我们回顾下问题4跟问题5，可以看到指针c1 是const char* ,c2 是char * const。这里的区别引发出两个概念，常量指针、指针常量。
c1为常量指针，即指针指向的地址的内容是不可修改的。我的记法是，const在前， 表示指向的内容，那么在内容前加cosnt即表示了该内容为常量。
c2为指针常量，* 在 const前，const表示常量，而*表示这是指针类型。