栈、堆、静态存储区和程序的内存布局

最新推荐文章于 2021-11-23 01:10:46 发布

加油11

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分类专栏： C --------【内存管理】

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1 栈

1.1 程序中的栈

栈是现代计算机程序里最重要的概念之一。
栈在程序中用于维护函数调用上下文。
函数中的参数和局部变量存储在栈上。
栈是一种后进先出的行为。

这里写图片描述

1.2 函数调用过程

栈保存了一个函数调用所需的维护信息:参数、返回地址、局部变量、调用上下文、……

这里写图片描述

每次函数调用都对应着一个栈上的活动记录。
调用函数的活动记录位于栈的中部。
被调函数的活动记录位于栈的顶部。

这里写图片描述

函数调用栈变化

这里写图片描述

这里返回地址描述应该是有问题，返回地址是指函数调用处后一句代码的地址。

这里写图片描述

1.3 函数调用栈上的数据

函数调用时，对应的栈空间在函数返回前是专用的。
函数调用结束时，栈空间将被释放，数据不再有效。

这里写图片描述

编程实验：指向栈数据的指针

#include<stdio.h>

int* g(void)
{
    int a[10] = {0};

    return a;
}

void f()
{
    int i = 0;
    int b[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

    int *a = g();
    /*
    for (i=0; i<10; i++)
    {
        b[i] = a[i];
    }   //不注释掉能正常访问b的值
    */
    for (i=0; i<10; i++)
    {
        printf("%d.\n", b[i]);
    //直接打印，由于调用了printf函数，会建立相应的活动记录，从而该变b的值
    }
}

int main(void)
{   
    f();    
    return 0;
}

2 堆

堆是程序中一块预留的空间，可由程序自由使用。
堆中被程序申请使用的内存在被主动释放前将一直有效。

为什么有了栈还需要堆？
栈上的数据在函数返回后就会被释放掉，无法传递到函数外部，如：局部数组。

C语言程序中通过库函数的调用获得堆空间
- 头文件:malloc.h。
- malloc:以字节的方式动态申请内存。
- free：将堆空间归还给系统。
系统对堆空间的管理方式：空闲链表法、位图法、对象池法等等。

这里写图片描述

3 静态存储区

静态存储区随着程序的运行而分配空间。
静态存储区的生命周期直到程序运行结束。
在程序的编译期静态存储区的大小就已经确定。
静态存储区主要用于保存全局变量和静态局部变量。
静态存储区的信息最终会保存到可执行程序中。

编程实验:静态存储区的验证

#include <stdio.h>

int g_v = 1;

static int g_vs  = 2;

void f()
{
    static int g_vl = 3;

    printf("%p\n", &g_vl);
}

int main()
{
    printf("%p\n", &g_v);

    printf("%p\n", &g_vs);

    f();

    //0x804a020 0x804a024 0x804a028


    return 0;
}