黑马程序员——c语言学习—内存的分配与管理

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本节简单的分析学习一下c语言中内存的的分配及管理。

1、概述

计算机程序的运行过程实际上就是cpu和内存之间进行数据交互的过程，而大部分计算机是存在多种不同的内存区域以适应不同的读取速度要求的，包括一级缓存、二级缓存、普通内存，虚拟内存等等。我们双击运行一个应用程序，操作系统会把应用程序不同的数据分配到不同的内存区域，根据存储数据功能的不同，可以划分成4个部分，我们画个图表示如下：

2、内存划分

a、栈

栈是由系统自动分配的空间，存在于cpu一级缓存中，读取速度很快，但是空间很小，一般只有1M或者2M，他是一个连续的内存块，这块缓存使用的频率很高，基本上是随使用随清理的状态，我们在程序中创建的函数内部的变量（包括main函数）、内部数组、参数、指针等数据都是存在这个地方的。他们在执行的时候分配空间，当函数运行结束的时候（程序走到大括号）。就会由系统重新回收，用作别的用途。

栈数据遵循后进先出的读写规则。

b、堆

堆是由程序员自己申请的空间(malloc出来的空间)，我们要了解，在程序的执行过程中有一类的数据，我们无法确定他们的大小或者他们需要多少个，采用数组的形式放在栈里是不可以的，因为栈太小了，我们的做法是通过malloc方法分配空间，把他们放到堆数据里（二级缓存），这是一块相对于一级缓存大的多的空间，而且这部分空间的使用不是连续的，怎么理解呢？原来我们的操作系统有一个专门的链表来记录空闲的存储单元，当需要为一个临时的堆分配空间时，就会从这个链表里查找第一个能容的下这个堆的空间，然后把这个堆放进去。这样，每次来了新的堆，我们都能用类似的方法为其分配空间。当然了，再大的空间这样使用也会用完！这要求我们使用的堆空间，都要自己手动清空（或者由系统代为清理）。

堆数据遵循先进先出的读写规则，他还有一个特点是采用匿名访问，所有的操作都通过指针，也因此，指针不能随意改动。

c、全局存储区

该区域用来存储全局变量（一般就是静态变量），放在普通的内存单元中，进一步的分为初始化区和未初始化区。初始化区存储全局有赋值的变量，而未初始化区默认都是状态0，也就是说我们在程序中没有初始化赋值的全局变量都是直接放在这里的（也即全局未初始化变量的值为0）。

全局变量因为在程序的整个声明周期不会变动，因此可以直接通过地址寻址,具有较高的读写速度。相应的，这部分数据要在程序结束运行后由系统收回。

d、只读代码区

该区域用于存储不需要改动的常量数据、字符串数据、代码以及函数本体等，他的存储区域和全局存储区相同，只不过这部分数据在程序周期内不允许改动。只得一提的是，由于该区域的数据不能改动，因此，这部分数据原则上都是相互不同的数据，如我们在程序中定义两个相同的字符串，实际上，他们只会创建一份。

    char *str1 = "This is a string!";    char *str2 = "This is a string!";        printf("str1 指向：%p\n", str1);    printf("str2 指向：%p\n", str2);

输出：

str1 的地址：0x100000f5estr2 的地址：0x100000f5e

他们对应的是相同的地址。

3、代码演示

#include <stdio.h>int a = 1; // 全局初始化区域int b = 0; // 全局未初始化区域int c=3; // 全局未初始化区域char *p1; // 全局未初始化区struct student{ // 只读代码区    char *name;    int age;};int main() // 只读代码区{    int d; // 栈    char *p2; // 栈        char s[] = "abc"; // 这是字符数组，在栈区    char *p3 = "abc"; // p3在栈区，字符串“abc”在只读代码区        static int c = 1; // 全局初始化区（注意他和上面的全局变量重名，但是不是一个变量）        struct student stu; // stu在栈区（未赋值的内部变量默认为0或null）    struct student *stup=(struct student *)malloc(sizeof(struct student)); // *stup在堆区        stu.name = "abc"; // "abc"在只读代码区    stu.age = 3; // 3 在只读代码区        p1 = (char *)malloc(10); // 手动分配的在堆区        // 注：上述涉及到存储在只读代码区的字符串内容相同，编译器出于优化，会将其合并为一个，只读代码区的字符串或常量都遵循这个特性}

经过以上分析，可以基本了解c语言数据的存储特性。

（个人分析，欢迎指正）

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