C语言学习笔记--内存分区

1. 程序中的栈

1.1 栈的简介

(1)栈中现代计算机程序里最为重要的概念之一

(2)栈在程序中用于维护函数调用上下文

(3)函数中的参数和局部变量存储在栈上

(4)栈保存了一个函数调用所需的维护信息

1.2 函数调用过程

(1)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,被调用函数的活动记录位于栈的顶部。

(2)函数调用栈的变化:以 int main(){f();}→f(){}为例

1.3 函数调用栈上的数据

(1)函数调用时,对应的栈空间在函数返回前是专用的

(2)函数调用结束后,栈空间将被释放,数据不再有效

指向栈数据的指针

#include <stdio.h>

int* g()
{
    int a[10] = { 0 };
    
    return a; //返回栈中的数组
}

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

    int* pointer = g();//pointer指向g函数栈中的数组

    /*
    //当g函数返回后，马上将栈中的数组保存到array中
    //但如果有其他函数的调用，则pointer所指向栈中的数组数据将是无效的！
    for (int i = 0; i < 10;i++)
    {
        array[i] = pointer[i];
    }

    for (i = 0; i < 10;i++){
        printf("array[%d] = %d\n", i, array[i]);
    }
    */
}

int main()
{
    f();

    return 0;
}

2. 程序中的堆

(1)堆是程序中一块预留的内存空间,可由程序自由使用

(2)堆中被程序申请使用的内存在被主动释放前将一直有效

(3)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)

(4)C 语言中通过库函数的调用获得堆空间:malloc 和 free

(5)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)

 

3. 程序中的静态存储区

(1)静态存储区随着程序的运行而分配空间

(2)静态存储区的生命周期直到程序运行结束

(3)在程序的编译期静态存储区的大小就己经确定。

(4)静态存储区主要用于保存全局变量和静态局部变量

(5)静态存储区的信息最终会保存到可执行程序中

静态存储区的验证

#include <stdio.h>

int g_v = 1;     //静态区
static int g_vs; //静态区，只有本文件可见

void f()
{
    static int g_v1 = 3; //局部静态变量——静态区
    printf("g_v1 = %p\n", &g_v1);
}

int main()
{
    printf("g_v = %p\n", &g_v);     //g_v、g_vs、g_v1三者地址比较相邻
    printf("g_vs = %p\n", &g_vs);

    f();

    return 0;
}

栈区主要用于函数调用的使用，堆区主要用于内存的动态申请和归还，静态存储区用于保存全局变量和静态变量

4.程序文件的一般布局

 

5.程序与进程

(1)程序是静态的概念,表现形式为一个可执行文件

(2)进程是动态的概念,程序由操作系统加载运行后得到进程

(3)每个程序可以对应多个进程,但每个进程只能对应一个程序

(4)包含脚本代码的文本文件也可以看作是一个可执行程序,其对应进程的功能与脚本的内容有关。

每种脚本文件对应着一些脚解释程序,双击脚本文件,操作系统加载相应的解释程序,变成一个进程,这个进程会读取并解释执行脚本代码。

这个进程与普通进程不同,它要完成的功能并不是固定的,而是与脚本文本的内容有关。

6.文件布局在内存中的映射

(1)各个段的作用

    ①堆栈段在程序运行后才正式存在,是程序运行的基础

    ②.bss 段存放的是未初始化的全局变量和静态变量

    ③.text 段存放的是程序中的可执行代码

    ④.data 段保存的是己经初始化了的全局变量和静态变量

    ⑤.rodata 段存放程序中的常量值,如字符串常量

(2)程序术语的对应关系

    ①静态存储区通常指程序中的.bss 和.data 段

    ②只读存储区通常指程序中的.rodata 段

    ③局部变量所占空间为栈上的空间

    ④动态空间为堆中的空间

    ⑤程序可执行代码存放于.text 段

(3)同是全局变量和静态变量,为什么初始化的和未初始化的保存在不同段中?

    ①全局的未初始化变量存在于.bss 段中,具体体现为一个占位符(只记录变量的地址及所占大小,不会造成最终 exe 文件变大);

    全局的已初始化变量存于.data 段中,记录的是变量实际占用的大小及初始化值,会造成最终 exe 变大;

    ②考虑到了效率问题,将未初始化的与初始化分开加载。.bss 是不占用.exe 文件空间的,只是,其内容由操作系统加载时初始化(清零)

    而.data 却需要占用空间,其内容由程序初始化。

 

参考资料：
www.dt4sw.com
http://www.cnblogs.com/5iedu/category/804081.html