【c语言】内存分区(内存布局)

动态存储和静态存储

动态储存

  动态储存是指在程序运行期间根据需要进行动态的分配

  函数形参,自动变量(没有用static声明的变量),函数调用时的现场保护和返回地址,对以上这些数据,在函数调用开始时分配动态存储空间,函数结束时释放这些空间,这种分配和释放,是动态的,如果在一个程序中两次调用同一个函数,则分配的局部变量的储存空间可能是不相同的

静态储存

  静态储存是指在程序运行期间由系统分配固定的存储空间

  全局变量和静态变量(用static声明的变量)全部存放在静态存储区中,在程序开始执行时,给变量分配存储区,程序执行完毕才释放

内存布局

一个可执行程序没有加载到内存前(运行前),可执行程序内部已经分好3段信息,分别为代码区(text)、初始化数据区(data)和未初始化数据区(bss)
在这里插入图片描述

通过命令:size 可执行程序名 即可查看

初始化数据区(data)和未初始化数据区(bss)有时并称为静态区或全局区

  1. 代码区(text)
      代码区用于存放程序指令,主要是二进制代码
  2. 静态区或全局区(初始化数据区(data)和未初始化数据区(bss))
      静态区或全局区中存放未初始化的数据、已经初始化了的数据、字符串常量(只有分配空间的数据才可以使用,没有分配空间的数据无法使用)

  初始化的数据
    1.初始化的全局变量
    2.初始化的静态全局变量
    3.初始化的静态局部变量
  未初始化的数据
    1.未初始化的静态局部变量,该变量系统默认值为0
    2.未初始化的全局变量,该变量系统默认值为0
    3.未初始化的静态全局变量,该变量系统默认值为0
  字符串常量
    C语言对字符串是按字符数组来处理的,在内存中开辟了一个字符数组,用来存放该字符串常量,但是这个字符数中是没有名字的,只能通过指针变量来引用

  1. 栈区(stack)当程序执行过程中,由程序自动开辟的额外空间,由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
      局部变量、数组、结构体、指针变量、枚举、函数形参均在栈中存储

  申请

    只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。

    在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构即地址分配由高向低,是一块连续的内存的区域。

    栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow,能从栈获得的空间较小。

  内容

  在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。

  当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。

  1. 堆区(heap)一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS(操作系统)回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表
    申请

  首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序

  另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete(c++)/free©语句才能正确的释放本内存空间。

  另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

  堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。

  内容

  一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

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