Unix中C程序内存布局

C程序在进程中分为代码片段（text segment）、初始化数据片段（initialized data segment）、未初始化数据片段（uninitialized data segment）、栈（stack）以及堆（heap）。其内存分布如图1所示

图1.　　C程序运行时内存布局

• 代码片段往往是只读内容，为进程运行提供必要的操作步骤。
• 初始化数据片段包含C代码中明确初始化了的变量值。
• 未初始化数据片段（又称为bss段），包含C代码中未明确初始化的变量，该片段中数据在程序启动时被全部重置为0（按位全部填充为0）。
• 栈用于存储程序运行时的自动局部变量（automatic variables）、函数调用信息等。由于函数调用栈中表现为向低地址增长函数链，当出现递归调用时，函数链被拉长，自动局部变量被存储为一个新的变量，因此，递归调用从内存分布上来说产生了一个新的函数，函数中的变量不会相互干扰。
• 堆用于存储在程序运行时动态申请内存空间的变量。

ISO C标准中有三种方式可以动态申请内存空间（在堆中）：

• 调用malloc函数，指明申请空间大小。申请后将不进行初始化操作，因此使用malloc函数申请到的内存片段中值为未知量。
• 调用calloc函数，指明申请单元大小及申请单元个数。申请后将对该内存片段按位形式赋0。
• 调用realloc函数，扩大或缩小已动态申请过的内存片段大小。

当不再使用该内存片段时，需要使用free函数对该内存片段予以释放，以免造成内存泄，降低程序性能。其函数原型为

#include <stdlib.h>

void *malloc( size_t size );
void *calloc( size_t nobj, size_t size );
void *realloc( void *ptr, size_t newsize );

void free( void *ptr );

 

使用realloc函数增加内存片段时，如果没有适当的空闲内存片段与之相邻，系统会将申请一个新内存片段，并把原有内存片段中的数据复制到新片段中，将原有内存片段释放，返回新地址。如果原有内存片段地址呗其他变量保存，并在realloc调用后使用，将引起内存调用错误（内存地址被改变）。