内存的机制

 

　　内存好比一个物流仓库，仓库可以按要求存取货物，而内存则是按要求存取数据。那么内存是怎么存取数据的呢？现来认识内存的结构，简单的来说，内存是一种特殊的电子元件，我们这里叫内存IC，内存IC主要有电源，控制部分，地址输入部分，数据输入部分，数据存储单位。有了这几个部分，内存就能实现数据的存储和读出。

 

仓库是怎么运作的？

　　在学习内存怎么运作之前，我们先来看看现实的仓库是怎么存储货物的，首先货物到了仓库后，门卫检查后放行，才可以进行入库操作，仓库人员需要看一下货物属性是什么，比如是大东西，就分配一个大空间堆放，如果是小东西就应该找个小一点的空间堆放，根据货物属性决定好存放空间后，还要把货物按仓库地址存放到指定位置，为什么要给货物拉到指定地址呢？仓库那么大，就近找个货架放好不就完了？当然不能乱放，大型仓库的空间是非常大的，不按地址乱放会严重影响取货效率！你也不希望你买的快递在物流仓库里出库就花一天时间吧?所以仓库需要一套严格的地址分配流程，必须先给地址再按地址堆放，但是也有这样的特殊的情况，有的货物来仓库后，只是临时存放一下，这批货物可能马上要运走或者因为不合格要马上销毁，仓库人员特意为了一批临时货物制定地址，然后又按地址去堆放，反而影响其他正常货物存取效率，这时仓库又规定一套临时货物存取规则，专门用于这些临时货物，这样有了这些规则之后，仓库就可以高效运作了。所以仓库制定了很多规则，都是为了让货物存取效率最大化。

 

相比较而言内存又是怎么运作的？

　　刚刚说的仓库存取货物和内存存取数据非常相像，毕竟内存也是人设计的，目的也是为了提高存取数据效率，把数据想象成货物即可，内存通上电后开始运作，数据从硬盘那里运输过来，内存的控制部分，给内存发出入库信号（也就是给内存IC数据发出写入信号），于是内存IC就进入了写的状态了，数据像货物一样被一一从货车上卸下来逐个检查类型，内存要看下数据到底是一个字节的char类型啊，还是2个字节的short类型，或者又是3个字节的long类型等，类型不同分配的空间不一样，一个字节分配一个单元的存储的空间，确定好数据存放空间后，还得把数据按指定地址存放，内存IC有一排地址信号控制部分，对地址信号部分操作后，就把数据存放到了指定的地址处，这里我们可以看到，内存IC地址范围越大，存放的东西也就越多，最后CPU要数据的时候就方便多了，只要有相应的地址信号，就能把那部分的数据取出来，如果内存不按地址进行数据存储会怎样？这和仓库按地址堆放货物是一样，如果不这样，存取数据就会浪费很多时间，每次找一个数据都要从头到尾把所以数据都找一遍，总而言之就是为了提高内存运行效率。

 

　　这里可能有人又要问了，前面打比喻说仓库会有临时货物存取机制，内存是否也有临时数据存储机制呢？当然有，我们在程序的编写过程中也会有临时数据产生，这时在内存存取过程中采用栈和队列来处理这些临时数据，这两种方式都不需要对数据进行地址编号，存取都变得更加快捷了，其中栈用的是LIFO方式，这就好比仓库存放临时货物时，划定了一个临时堆货区，只要来了货物就往这个堆货区上面堆加货物，但取的时候必须先取上面的，这样就是先到的反而后取出，栈存取数据也是这个道理，这和我们日常排队反过来了，后到的反而优先，想想好像不公平的样子，别着急，这里还有队列方式存放临时数据，队列方式和我们日常排队一样，优先放入的数据，取的时候也能优先取出来。那么我们该如何往内存的临时数据区域堆放临时数据呢？又该如何取数据呢？在C语言中我们用Push(num)方式来往临时区域堆放数据，用Pop方式来取临时数据，队列的话用的EnQueue(num)来存数据，用DeQueue(num)来取数据，至于怎么使用临时数据，那可就是程序员的事了。

 

　　理解了以上这些，就不难理解为什么C语言定义变量要指定变量类型了，内存的物理存储范围就那么大，编写程序时当然要严谨的定义变量类型。再一个就是C语言的指针，学C语言时会遇到指针这个概念，直接从概念上学习入手非常抽象，现在理解了前面说的数据和地址的对应关系，指针也就没有那么复杂了，指针说简单点就是我们刚刚比喻的给数据存放时编的地址，有了地址，内存就能高效的存取数据了，这样能大大提高程序运转效率，对于仓管人员来说，掌握了货物的地址就能灵活的调配仓库里的货物，而对于程序员来说掌握了指针就能灵活的利用内存存储数据啦。