程序中的三国天下

程序中的栈

• 栈是现代计算机程序里面最为重要的概念之一
• 栈在程序中用于维护函数调用上下文
• 函数中的参数和局部变量存储在栈上
  
• 栈保存了一个函数调用所需的维护信息
  • 参数
  • 返回地址
  • 局部变量
  • 调用上下文
  • ...

函数调用过程

• 每次函数调用都对应一个栈上的活动记录
  • 调用函数的活动记录位于栈的中部
  • 被调函数的活动记录于栈的顶部

函数调用的栈变化

从main()开始运行

当main()调用f()

当从f()调用中返回main()

返回局部变量的地址和数组是没有意义的

函数调用栈上的数据

• 函数调用时，对应的栈空间在函数返回前是专用的
• 函数调用结束后，栈空间将被释放，数据不再有效
  

程序中的堆

• 堆是程序中—块预留的内存空间，可由程序自由使用
• 堆中被程序申请使用的内存在被主动释放前将—直有效

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
• C语言程序中通过库函数的调用获得堆空间
  • 头文件： malloc.h
  • malloc --以字节的方式动态申请堆空间
  • free --将堆空间归还给系统

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

程序中的静态存储区

• 静态存储区随着程序的运行而分配空间
• 静态存储区的生命周期直到程序运行结束
• 在程序的编译期静态存储区的大小就已经确定
• 静态存储区主要用于保存全局变量和静态局部变量
• 静态存储区的信息最终会保存到可执行程序中

例子1：静态存储区的验证

#include <stdio.h>  
  
int g_v = 1;  
  
static int g_vs  = 2;  
  
void f()  
{  
    static int g_vl = 3;  
      
    printf("%p\n", &g_vl);  
}  
  
int main()  
{  
    printf("%p\n", &g_v);  
      
    printf("%p\n", &g_vs);  
      
    f();  
      
    return 0;  
}  

小结

• 栈，堆和静态存储区是程序中的三个基本数据区
• 栈区主要用于函数调用的使用
• 堆区主要是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