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C语言内存模型(内存组织方式)

时间:01-03来源:作者:点击数:

我们知道,C程序开发并编译完成后,要载入内存(主存或内存条)才能运行(请查看:载入内存,让程序运行起来),变量名、函数名都会对应内存中的一块区域。

内存中运行着很多程序,我们的程序只占用一部分空间,这部分空间又可以细分为以下的区域:

内存分区 说明
程序代码区(code area) 存放函数体的二进制代码
静态数据区(data area) 也称全局数据区,包含的数据类型比较多,如全局变量、静态变量、一般常量、字符串常量。其中:
  • 全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。
  • 常量数据(一般常量、字符串常量)存放在另一个区域。
注意:静态数据区的内存在程序结束后由操作系统释放。
堆区(heap area) 一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序运行结束时由操作系统回收。malloc()calloc()free() 等函数操作的就是这块内存,这也是本章要讲解的重点。

注意:这里所说的堆区与数据结构中的堆不是一个概念,堆区的分配方式倒是类似于链表。
栈区(stack area) 由系统自动分配释放,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。
命令行参数区 存放命令行参数和环境变量的值,如通过main()函数传递的值。
 
C语言内存模型示意图
图1:C语言内存模型示意图

提示:关于局部的字符串常量是存放在全局的常量区还是栈区,不同的编译器有不同的实现,VC 将局部常量像局部变量一样对待,存储于栈(⑥区)中,TC则存储在静态数据区的常量区(②区)。

注意:未初始化的全局变量的默认值是 0,而未初始化的局部变量的值却是垃圾值(任意值)。请看下面的代码:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
int global;
int main()
{
    int local;
    printf("global = %d\n", global);
    printf("local = %d\n", local);
    getch();
    return 0;
}

运行结果:
         global = 0
         local = 1912227604

为了更好的理解内存模型,请大家看下面一段代码:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int a = 0;  // 全局初始化区(④区)
char *p1;  // 全局未初始化区(③区)
int main()
{
    int b;  // 栈区
    char s[] = "abc";  // 栈区
    char *p2;  // 栈区
    char *p3 = "123456"; // 123456\0 在常量区(②),p3在栈上,体会与 char s[]="abc"; 的不同
    static int c = 0;  // 全局初始化区
    p1 = (char *)malloc(10),  // 堆区
    p2 = (char *)malloc(20);  // 堆区
    // 123456\0 放在常量区,但编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方
    strcpy(p1, "123456");
}

 

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