C语言复习:内存模型1

数据类型本质分析

数据类型概念

• "类型"是对数据的抽象;
• 类型相同的数据有相同的表现形式/存储格式以及相关的操作;
• 程序中使用的所有数据都必定属于某一种数据类型;

数据类型本质思考

• 数据类型和内存有关系吗?
  • 数据类型占据大小一定的内存空间.
• C/C++为什么会引入数据类型?
  • 不同的数据类型所对应的处理方式/行为/应用方面不同.

数据类型的本质

• 数据类型可理解为创建变量的模具（模子）；是固定内存大小的别名。
• 数据类型的作用：编译器预算对象（变量）分配的内存空间大小
• 程序举例，如何求数据类型的大小?
  • sizeof(数据类型名);
• 请问：数据类型可以有别名吗？数据类型可以自定义吗？
  • 可以(typedef);可以(struct);

数据类型大小

int main()

{

int a = 10;

int b[10] ;

printf("int a:%d \n", sizeof(a));

printf("int a:%d \n", sizeof(int *));

printf("int b:%d \n", sizeof(b));

printf("int b:%d \n", sizeof(b[0]));

printf("int b:%d \n", sizeof(*b));

printf("hello.....\n");

getchar();

return 0;

}

sizeof是操作符，不是函数；sizeof测量的实体大小为编译期间就已确定

 

数据类型别名

int main()

{

    //Teacher t1;

    printf("Teacher:%d \n", sizeof(Teacher));

    printf("u32:%d \n", sizeof(u32));

    printf("u8:%d \n", sizeof(u8));

    printf("hello.....\n");

    getchar();

    return 0;

}

编译结果:

test.c: In function 'main':

test.c:5:33: error: 'Teacher' undeclared (first use in this function)

printf("Teacher:%d \n", sizeof(Teacher));

^

test.c:5:33: note: each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in

test.c:6:29: error: 'u32' undeclared (first use in this function)

printf("u32:%d \n", sizeof(u32));

^

test.c:7:28: error: 'u8' undeclared (first use in this function)

printf("u8:%d \n", sizeof(u8));

^

说明我们自己不能擅自使用自定义的数据类型,只能按规定使用内建数据类型或者按规定使用自定义类型.

 

数据类型封装

• 1、void的字面意思是"无类型"，void *则为"无类型指针"，void *可以指向任何类型的数据。
• 2、用法1：数据类型的封装
  • int InitHardEnv(void **handle);
  • 典型的如内存操作函数memcpy和memset的函数原型分别为
    • void * memcpy(void *dest, const void *src, size_t len);
      • void * memset ( void * buffer, int c, size_t num );
• 3、用法2： void修饰函数返回值和参数，仅表示无。
  • 如果函数没有返回值，那么应该将其声明为void型
  • 如果函数没有参数，应该声明其参数为void
  • int function(void)
  • {return 1;}
• 4、void指针的意义
  • C语言规定只有相同类型的指针才可以相互赋值
  • void*指针作为左值用于"接受"任意类型的指针
  • void*指针作为右值赋值给其它指针时需要强制类型转换
  • int *p1 = NULL;
  • char *p2 = (char *)malloc(sizoeof(char)*20);
• 5、不存在void类型的变量
  • C语言没有定义void究竟是多大内存的别名
• 6、扩展阅读:void类型详解.

数据类型总结与拓展

1、数据类型本质是固定内存大小的别名；是个模具，c语言规定：通过数据类型定义变量。

2、数据类型大小计算（sizeof）

3、可以给已存在的数据类型起别名typedef

4、数据类型封装概念（void 万能类型）

思考1：

C一维数组、二维数组有数据类型吗？int array[10]。 若有，数组类型又如何表达？又如定义？若没有，也请说明原因。

答: C/C++中数组是内置的数据类型，但不是基础数据类型而是构造数据类型，语义上是有限个占据连续物理空间的相同数据元素的有序集合。

数组类型

1、数组类型

2、数组指针

3、数组类型和数组指针的关系

思考2：

C语言中，函数是可以看做一种数据类型吗？

a)若是，请说明原因。并进一步思考：函数这种数据类型，能再重定义吗？

b)若不是，也请说明原因。

    答：数据类型本质是固定内存大小的别名。那么函数在定义编译之后内存大小就固定了，我们能用sizeof()输出,所以它是一种数据类型；同理,他是固定内存大小的别名,当我们重定义函数的时候就很有可能改变它的内存大小。继而违背数据类型的本质。而C++的函数重载实际上只是编译器为我们起名字,实际编译出来的汇编中。函数名依然不同。所以是不能重定义的。

变量本质分析

变量概念

• 概念：既能读又能写的内存对象，称为变量；若一旦初始化后不能修改的对象则称为常量。
• 变量定义形式： 类型 标识符, 标识符, … , 标识符 ;
• 例如：

  int x ;

    int wordCut , Radius , Height ;

    double FlightTime , Mileage , Speed ;

变量本质

1、程序通过变量来申请和命名内存空间 int a = 0

2、通过变量名访问内存空间：（一段连续）内存空间的别名（是一个门牌号）

1. 修改变量有几种方法？

   1、直接。

   2、间接。内存有地址编号，拿到地址编号也可以修改内存：于是指针横空出世了！

   3、内存空间可以再取给别名吗？可以，C++的引用。

4、数据类型和变量的关系

通过数据类型定义变量

5、总结及思考题

1：对内存，可读可写；

2：通过变量往内存读写数据；

3：不是向变量读写数据，而是向变量所代表的内存空间中写数据。问：变量跑哪去了？

答：变量只是内存的外显标志，既然可以不经过变量修改值，那么修改的时候变量依然在那里，不为所动。

思考1：变量三要素(名称、大小、作用域)，变量的生命周期？

思考2：C++编译器是如何管理函数：

1：函数。

2：变量之间的关系的？

====》引出两个重要话题：

内存四区模型

函数调用模型

重要实验：

int main()

{

    //2种方法：通过变量直接操作内存；通过内存编号操作内存

    int i = 0;

 

    printf("&i:%d\n", &i);

 

    *((int *)(1245024)) = 10;//发生段错误

    printf("i:%d", i);

    printf("hello....\n");

    getchar();

    return 0;

}

程序的内存四区模型

内存四区的建立流程

 

流程说明

1、操作系统把物理硬盘代码载入到内存

2、操作系统把C代码分成四个区

3、操作系统找到main函数入口执行

各区元素分析