1.内存模型

C语言程序中内存大致分为五个区域

 

1.全局区：bss区（Block Started by Symbol)用来存放程序中未初始化的全局变量的内存区域，data区（data segment)用来存放程序中已初始化的全局变量的内存区域。

2. 常量区： 常量区存放的是常量，如const修饰的全局变量、字符常量、字符串常量以及整型常量等

3. 代码区（text segment): 用来存放程序执行代码的内存区域。

4. 堆（heap）：用来存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并、不固定，可动态扩张或缩减，需要程序员手动申请和释放。当调用malloc分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上，当调用free释放堆区申请的内存。

5. 栈（stack）：存放程序中的局部变量（但不包括static声明的变量，static变量放在数据段中）。同时，在函数被调用时，栈用来传递参数和返回值。由于栈先进先出特点。所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场

 

2.代码区

存放 CPU 执行的机器指令。通常代码区是可共享的（即另外的执行程序可以调用它），使其可共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可。代码区通常是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令。另外，代码区还规划了局部变量的相关信息。

总结：你所写的所有代码都会放入到代码区中，代码区的特点是共享和只读。

 

3.全局区

全局区中主要存放的数据有：全局变量、静态变量（被static修饰的变量）

全局区也叫静态区

这部分可以细分为data区和bss区

3.1全局变量

定义在函数体外部的是全局变量，未初始化是初值自动为0。

存储位置：全局区

生命周期：同整个程序共存亡

作用域：整个程序

3.2 static修饰的变量

1)变量的存放位置在全局区（静态区）

如果静态变量有初值，存放.data区，没有初值存放在.bss区域

2)生命周期为整个程序

3)限制作用域

修饰局部变量: 和普通局部变量作用域没有区别，但是生命周期被延长为整个程序。

也就是在作用函数外有生命但是不能被操作，变成了植物人。

修饰全局变量: 限制在本文件中使用,不能被extern外部引用

4)只初始化一次，初值赋值0

 

举例对比用static和不用的局部变量在函数中自加操作

#include <stdio.h>

 

void fun()

{

static int a;

int b=0;

a++;

b++;

printf("%4d %4d\n",a,b);

}

 

int main()

{

fun();

fun();

return 0;

}

第一次调用打印：1 1

第二次调用打印：2 1

因为被static修饰的局部变量只初始化一次，并且会保留上次调用函数结束后的值，因为存放在全局区了，但是作用域不变还是作用域当前函数内。

 

4. 常量

程序运行中不会发生变化的量，存在常量区。

4.1 字符型常量

类型为char。从ascii表中找的的字符都是字符常量，不可以改变。用单引号括起来的就是字符常量，例如'A'。

用’’括起来就是字符常量：

'a' -字符a

'\0' 空字符

' ' 空字符

'\n' 换行

例子：

printf("%c\n",'A');

printf("%c\n",97);

printf("%c\n",'\x42');

printf("%c\n",ca);

可以把字符常量赋值给字符变量

举例子：

char a = 'A'; 

char b = '\x41';

char c = '\101';

printf("%c\n",97);

printf("%c\n",'\x41');

printf("%c\n",ca);

printf("%c\n",'A'+1);

因为C规定转义字符'\x41'中\是转义字符引导符，后跟一个x表示x后面的数字是十六进制表示法，用' '括起来表示一字节ASCII码。\转义符后面加数字代表转义成八进制的字符，后面的数字是八进制。

4.2  字符串常量

用" "括起来的是字符串

"hello" 字符串后面\0

printf("%s\n","hello");

4.3 整型常量

整型就是类型为整数的常量，包括从负数到零到正数的所有整数。可以用二进制、八进制、十进制和十六进制表示。

例如打印15三种表达形式：

int a=15;//把整型常量赋给整型变量

printf("%d\n",0b1111);//二进制

printf("%d\n",15);//十进制

printf("%d\n",017);//八进制

printf("%d\n",0xF);//十六进制

printf("%d\n",a);

打印出来都是15

4.4 浮点型常量

浮点型常量就是类型为浮点数的常量，包括从负数到零到正数的所有浮点数。   

float double

4.5 指数常量

用科学计数法表示

3*10^8 ->3e8

2*10^-12 ->2e-12

4.6 标识常量（宏定义）

宏定义：起标识作用

（1）只是单纯的进行文本替换，在预处理的时候进行。

（2）遵循标识符的命名规则

（3）一般大写表示

格式：#define 宏名 常量或表达式

特点：只能单纯替换，不要进行手动运算（原样替换，替换完再计算）

 

5.栈区

栈区用来存储函数内部的变量（包括main()函数）。它是一个FILO（First In Last Out，先进后出）的数据结构。每当一个函数声明一个新的变量它将被压入栈中。当一个函数运行结束后，这个函数所有在栈中相关的变量都将被删除，而且它们所占用的内存将会被释放。这就产生了函数内部的局部变量。栈区是一段非常特殊的内存区，它由CPU自动管理，所以你不必手动申请和释放内存。

内存由系统自动申请，在变量生命周期结束时由系统释放，也就是说，在程序运行的时候，系统有多个任务，就是检测变量是否该释放了，简单来说，就是cpu要抽时间去执行这部分功能。所以，如果这种变量比较多，不加节制的定义的话，那CPU的额外的工作量就会加大，综合下来，程序的运行效率就会低下。

 

举例：

char *p = "hello";

//就可以说p在栈区开辟4字节空间存放字符串常量“hello”的首地址

//“hello“:存放在常量区

char buf[32]="hello";

//可以说buf：在栈区开辟32字节空间，存放"hello"字符串

5.1局部变量

定义在函数体内部的为局部变量

存储位置：栈区

生命周期：同函数共存亡

作用域：作用域函数体内部

初值：为初始化时初值未随机值

 

5.2如何避免栈的溢出

局部数组过大。当函数内部的数组过大时，有可能导致堆栈溢出。

递归调用层次太多。递归函数在运行时会执行压栈操作，当压栈次数太多时，也会导致堆栈溢出。 

指针或数组越界。这种情况最常见，例如进行字符串拷贝，或处理用户输入等等。

解决这类问题的办法有两个：一是增大栈空间,二是改用动态分配，使用堆（heap）而不是栈（stack）。

 

6. 堆区

堆区由我们程序员随时申请，由我们自己随时释放。一般可以用malloc()开辟，用free()释放。

 

注意：

1)手动开辟堆区空间，要注意内存泄漏：

当指针指向开辟堆区空间后，又对指针重新赋值，则没有指针指向开辟的堆区空间，就会造成内存泄漏。

2)使用完堆区空间后及时释放空间

 

为什么分这么多区域？在实际生活中，这和公司差不多，部门分的细致，工作分发的就有针对性，效率就会高。