C语言-内存管理

青旅半醒 2022-01-23 14:29 264阅读 0赞

## 作用域 ##

> **C语言变量的作用域分为：**

*  **代码块作用域（代码块是\{\}之间的一段代码）**
 *  **函数作用域**
 *  **文件作用域**

## 局部变量 ##

> **局部变量也叫auto自动变量，一般情况下代码块\{\}内部定义的变量都是自动变量，它有如下特点：**

*  **在一个函数内定义，只在函数范围内有效**
 *  **在复合语句中定义，只在复合语句中有效**
 *  **随着函数调用的结束或复合语句的结束，局部变量声明，生命周期也结束**
 *  **如果没有赋初值，内容随机**

#include <stdio.h>
    int main()
    {
        //声明变量不分配内存空间
        int a,b;
        printf("%p\n",a);
        printf("%p\n",b);
        //定义变量分配内存空间
        a = 10;
        b = 20;
        printf("%p\n",a);
        printf("%p\n",b);
        a = 20;
        printf("%p\n",a);
        return 0;
    }

![20190604105525807.png][]

## 静态局部变量 ##

*  **static局部变量的作用域也是在定义的函数内有效**
 *  **static局部变量的生命周期和程序运行周期一致，同时static局部变量的值只初始化一次，可赋值多次**
 *  **static局部变量若未赋以初值，则由系统自动赋值：数值型变量自动赋初值0，字符型变量赋空字符**

#include <stdio.h>
    void fun()
    {
        static int a = 10;   //static修饰的变量只能初始化一次，可赋值多次
        printf("%d\t",a++);
    }
    void fun1()
    {
        int a = 10;
        printf("%d\t",a++);
    }
    int main()
    {
        for(int i=0;i<10;i++){
            fun();
        }
        printf("\n");
        for(int i=0;i<10;i++){
            fun1();
        }
    }

![20190604124602983.png][]

## **extern全局变量声明** ##

>  *  **extern int a ;声明一个变量，这个变量已经在别的文件中已经定义了，这里只是声明，不是定义。默认外部链接**
>  *  **静态全局变量默认是内部链接**
> 
> **内部链接和外部链接有什么不同？**
> 
> 1.  **如果变量是内部链接的话，那么此变量只能在当前文件内访问**
> 2.  **如果变量是外部链接的话，那么此变量可以被其他文件使用**

### Const全局与局部变量区别 ###

> **常量区** ：包含**字符串常量**和**const全局变量**（不可修改，直接或间接都不行）
> 
> **const局部变量：放在栈区，不能直接修改，可以间接修改**

#include <stdio.h>
    const int a = 10;
    void test01()
    {
        //const全局变量不能直接修改
        //a = 20;
        int* p = (int *)&a; //p指向a所在的内存空间-（常量区）
        //const全局变量不能间接修改
        *p = 20;
        printf("%d\n",a);
    }
    void test02()
    {
        const int b = 10;
        //const局部变量不能直接修改
        //b = 20;
        int* p = (int *)&b;
        //const局部变量可以间接修改
        *p = 20;
        printf("%d\n",b);
    }
    int main()
    {
        //test01();
        test02();
    }

###  全局函数和静态函数 ###

> C语言默认函数都是全局的，使用关键字static可以将函数声明为静态，函数定义为static就意味着这个函数只能在定义这个函数的文件中使用，在其他文件中不能调用，即使在其他文件中声明这个函数都没用

## 内存布局 ##

**内存分区**

> C语言经过预处理，编译，汇编，链接4步后生成一个可执行文件

![20190604214859950.png][]

![20190604214926799.png][]

> 通过上图可以得知，在没有运行程序前，也就是说程序没有加载到内存前，可执行程序内部已经分好3段信息，分别为代码区（text），数据区（data）和未初始化数据区（bss）3个部分（有些人直接把data和bss合起来叫做静态区或全局区）

*  **代码区**

>  存放CPU执行的机器命令。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的修改了它的指令。另外，代码区还规划了局部变量的相关信息。
> 
> 加载的是可执行文件代码段，所有的可执行代码都加载到代码区，这块内存是不可以在运行期间修改的

*  **全局初始化数据区/静态数据区(data段）**

> 该区包含了在程序中明确被初始化的全局变量，已经初始化的静态变量（包括**全局静态变量和局部静态变量**）和常量数据（如**字符串常量**）
> 
> 加载的是可执行文件数据段，存储于数据段（全局初始化，静态初始化数据，文字常量（只读））的数据的生存周期为整个程序运行过程

*  **未初始化数据区（又叫bss区）**

>  存入的是全局未初始化变量和未初始化静态变量。未初始化数据区的数据在程序开始执行之前被内核初始化0或者空（NULL）
> 
> 程序在加载到内存前，**代码区和全局区（data和bss）的大小就是固定的**，程序运行期间不能改变。然后，运行可执行程序，系统把程序加载到内存，**除了根据可执行程序的信息分出代码区（text），数据区（data）和未初始化数据区（bss）之外，还额外增加了栈区和堆区**
> 
> **加载的是可执行文件BSS段，位置可以分开亦可以紧靠数据段，存储于数据段的数据（全局未初始化，静态未初始化数据）的 生存周期为整个程序运行过程**

*  **栈区**

> 栈是一种先进后出的内存结构，由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，返回值，局部变量等。在程序运行过程中实时加载和释放，因此，局部变量的生存周期为申请到释放该段栈空间

*  **堆区**

> 堆是一个大容器，它的容量要远远大于栈，但没有栈那样先进后出 的顺序。用于动态分配内存。堆在内存中位于BSS区和栈区之间。一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收。

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![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNDgxOTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

>  *  **只有C语言将数组存放在栈区**
>  *  **全局静态变量和局部静态变量都存储在静态区，在程序运行期间都是合法有效的**
>  *  **局部静态变量符号的可见范围仅限于当前函数内部，全局静态变量可见范围从定义到文件结尾**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNDgxOTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

#include <stdio.h>
    int d ;
    int e = 10;
    static int f;
    static int g = 10;
    int main()
    {
        int a = 10;
        static int b;
        static int c = 10;
        int h[10];
        int i[10] = {0};
        int *j;
        int *k = &a;
        char* p ="hello world";
        char ch[] = "hello world";
        printf("位于数据区的数据:\n");
        printf("未初始化静态局部变量b的地址:\t%p\n",&b);
        printf("初始化静态局部变量c的地址:\t%p\n",&b);
        printf("未初始化全局变量d的地址:\t%p\n",&d);
        printf("初始化全局变量e的地址:\t\t%p\n",&e);
        printf("未初始化静态全局变量f的地址:\t%p\n",&f);
        printf("初始化静态全局变量g的地址:\t%p\n",&g);
        printf("字符串常量p的地址:\t\t%p\n",p);
        printf("\n位于栈区的数据:\n");
        printf("局部变量a的地址:\t%p\n",&a);
        printf("未初始化数组h的地址:\t%p\n",h);
        printf("初始化数组i的地址:\t%p\n",i);
        printf("未初始化指针j的地址:\t%p\n",&j);
        printf("初始化指针k的地址:\t%p\n",&k);
        printf("字符数组ch的地址i:\t%p\n",ch);
        return 0;
    }

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![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNDgxOTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

[20190604105525807.png]: /images/20220123/5a2913a8a29b4d048f40e9cb5f3e6dde.png
[20190604124602983.png]: /images/20220123/ac627b06c66446ffbeb7a4c10d903568.png
[20190604214859950.png]: /images/20220123/511c4bcb8eb547ad8e1b8f11a9310ea7.png
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