C语言入门 – 内存管理

C进程的内存布局

每一个C语言进程都有一片结构相同的虚拟内存

每一个C语言进程都会包含下面的区域：

• 栈（stack）
• 堆（heap）
• 数据段
• 代码段

所谓虚拟内存，就是从实际物理内存映射出来的地址规范范围，他们的特征是

所有虚拟内存布局都是相同的

命令行参数

程序编译完成后，运行的指令就是 命令行参数

• argc 参数个数
• argv 数组 包含了所有命令行指令

• 对于全局变量 -- 全局变量也是静态变量
  • 未初始化存放在数据段.bss处
    • 未初始化的数据会自动清零
  • 有初始化存放在数据段.data处
  • 对于常量，存储在数据段.rodata处
  • 对于静态数据（属于全局），存放在数据段中
    • 静态数据只会声明一次
    • 不随着函数的结束而结束
    • 只会在程序退出时才会释放
• 对于局部变量（存放在栈中）

栈内存

• 什么东西存储在栈内存中？
  • 环境变量
  • 命令行参数
  • 局部变量（包括形参）
• 栈内存的特点
  • 空间有限
    • 不能用来存储尺寸太大的变量
  • 每当一个函数被调用，栈就会向下增长一段
    • 用以存储该函数的局部变量
  • 每当一个函数退出，栈就会向上缩减一段
    • 将该函数的局部变量所占的内存归还给系统

如果SIZE 大小超过8M(1024*1024*8)，那么执行的时候直接段错误，因为栈溢出

    char buf[1024 * 1024 * 8];
    buf[1024 * 1024 * 8 - 1] = 100;
    printf("%d \n", buf[1024 * 1024 * 8 - 1]);

静态数据

• 全局变量
  • 定义在函数外部的变量
• 静态局部变量
  • static修饰的局部变量会提升到数据段中，由临时数据变成静态数据
    • 静态数据只会声明一次
    • 不随着函数的结束而结束
    • 只会在程序退出时才会释放
  • 定义在函数内部，且被static修饰的变量
    • 只能在当前文件访问
    • static修饰函数表示该函数只有当前文件可以访问
• static修饰全局变量
  • 使之由各文件可见的静态数据，变成了本文件可见的静态数据。

堆内存

• 堆内存的基本特征：
  • 相比于栈内存，堆的总大小仅受限于物理内存，在物理内存允许的范围内，系统对堆内存的申请不做限制
  • 相比于栈内存，堆内存从下往上增长
  • 堆内存是匿名的，只能通过指针访问；
    • 想让这段堆内存是什么类型，就使用什么类型的指针接受molloc返回值
  • 自定义分配的堆内存，除非开发者主动释放，否则永远不释放，直到程序退出

//申请一段堆内存存放 int 类型的数据
void * malloc(size_t size) //参数size 想申请的内存字节数
//返回值 void *  （返回申请好的堆内存的基地址）
// 成功：返回地址 失败：NULL

int *p = malloc(sizeof(int));

• 可以作为变长数组的替代方案

int len
sacnf %d，&len  //输入指定的数组长度

//int arr[len]   变长数组兼容性差，不适合大内存数据
int * arr = malloc(sizeof(int) * len)

堆内存的申请和释放以及相关API

• 堆内存的申请 malloc()/ calloc()
  • malloc()实现
    • malloc申请的内存空间不会被自动清零
  • calloc()实现
    • calloc申请的内存空间会被自动清零
      • 参数一 成员数量
      • 参数二 成员大小
      • int *p2 = calloc(10，sizeof(int))
      • int *p2 = calloc(sizeof(int)，10)
      • int *p2 = calloc(sizeof(int) * 10，1)

• 堆空间数据用完后需要回收
  • free()方法
    • 接受指向对空间的指针 free(p1)
  • 回收完堆空间需要对野指针赋空值