C语言的内存分布

本文介绍了计算机程序内存的四个主要区域:栈区、堆区、数据区和代码区,并通过一个示例程序展示了这些区域如何存储不同类型的数据。

在计算机中,每个程序的都有自己的内存空间,而且每个程序的内存空间都是物理的互相隔离的。但是每个程序的内存空间又分为4个内存区,分别是:栈区、堆区、数据区、代码区。
栈区: 存放的是局部变量、函数的参数、返回值等临时性的数据,栈区的存储空间是有一定的大小限制的;
堆区: 存放的用户自己分配的空间,堆区的内存空间比较大;堆区的内存空间需要用户自己分配和释放,如果用户分配了空间忘记了释放,就会造成内存泄漏。
数据区: 存着这全局变量、静态变量、常量。
代码区: 存放着代码,这部分内存区域是只读的。
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下面通过一个程序来查看:

int global_i = 123;
int testSum(){
	int a = 1;
	int b = 2;
	return a + b;
}

int main(){
	char ch = 'x';
	int i = 0;
	long l = 0;
	char ch2 = 'y';

	static int static_i = 99;
	static int static_j = 98;

	int* i_new = new int; 

	printf("栈区的空间:ch  地址:%d\n", &ch);
	printf("栈区的空间:i   地址:%d\n", &i);
	printf("栈区的空间:l   地址:%d\n", &l);
	printf("栈区的空间:ch2 地址:%d\n", &ch2);

	printf("堆区的空间:i_new 地址:%d\n", i_new);

	printf("数据区的空间:static_i 地址:%d\n", &static_i);
	printf("数据区的空间:global_i 地址:%d\n", &global_i);


	printf("代码区的空间:testSum 地址:%d\n", testSum);

	return 0;
}

运行结果:

栈区的空间:ch  地址:7338115
栈区的空间:i   地址:7338108
栈区的空间:l   地址:7338104
栈区的空间:ch2 地址:7338114
堆区的空间:i_new 地址:15089360
数据区的空间:static_i 地址:10694684
数据区的空间:global_i 地址:10694680
代码区的空间:testSum 地址:10686464

以上!
aaa

### C语言程序内存分布详解 C语言程序在运行时,其内存被划分为多个区域,这些区域各自承担不同的功能。以下是关于堆、栈、全局/静态数据段、代码段以及其他相关内容的详细说明。 #### 1. **代码段 (Code Segment)** 代码段用于存储程序的可执行指令。这部分内存通常是只读的,防止意外修改代码导致错误行为。代码段的内容是在编译阶段确定并加载到内存中的[^1]。 ```c int main() { printf("Hello, World!\n"); return 0; } ``` 上述 `printf` 函数调用及其相关逻辑会被放置于代码段中[^5]。 --- #### 2. **数据段 (Data Segment)** 数据段主要用于存储已初始化的全局变量和静态变量。此部分可以进一步细分为两个子部分: - 已初始化的数据:存储那些在声明时赋予初始值的全局或静态变量。 - BSS段(Block Started by Symbol):未初始化的全局或静态变量,默认值为零[^3]。 例如: ```c // 存储在数据段 int global_var = 10; // 存储在BSS段 static int static_uninitialized_var; ``` 以上代码中,`global_var` 被分配至数据段,而 `static_uninitialized_var` 则位于BSS段[^4]。 --- #### 3. **堆 (Heap)** 堆是一个动态分配的内存区域,通常由程序员通过标准库函数如 `malloc()` 或 `calloc()` 显式请求分配,并通过 `free()` 进行释放。如果忘记释放,则可能导致内存泄漏。堆的特点是从低地址向高地址增长[^2]。 示例代码如下: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int *p = (int *) malloc(sizeof(int)); // 动态分配整型变量 if (p != NULL) { *p = 42; // 初始化 printf("%d\n", *p); // 输出 free(p); // 手动释放内存 } return 0; } ``` 在此例子中,`malloc` 分配了一块堆上的内存空间。 需要注意的是,操作系统会在程序终止时自动回收未释放的堆内存,但这并不意味着可以忽略显式的内存管理。 --- #### 4. **栈 (Stack)** 栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构,用来保存局部变量、函数参数、返回地址等临时信息。每当进入一个新的作用域(如函数调用),就会创建新的栈帧;退出作用域时销毁对应的栈帧。由于栈的操作效率较高,因此适合短期使用的变量。 下面展示了一个简单的栈使用场景: ```c void example_function() { int local_variable = 99; // 局部变量存储在栈上 printf("%d\n", local_variable); } int main() { example_function(); return 0; } ``` 在这个案例里,`local_variable` 是一个典型的栈上对象。 --- #### 5. **其他特殊区域** 除了上述主要分区外,还有几个值得注意的部分: - 文字常量区:存放字符串字面量和其他不可变数据。 - 栈保护机制:现代编译器可能会引入额外的安全措施以防范缓冲区溢出等问题。 --- ### 总结 综上所述,C语言程序的内存布局主要包括以下几个方面:代码段负责存储实际机器码;数据段则处理各种类型的变量定义;堆支持灵活的资源调配需求;最后栈提供了快速访问短生命周期实体的能力[^2].
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