C语言中内存四区的本质分析

硬件攻城狮 2023-08-26 411

描述

1、数据类型本质分析

1.1 数据类型的概念

●“类型”是对数据的抽象●类型相同的数据有相同的表示形式、存储格式以及相关的操作●程序中使用的所有数据都必定属于某一种数据类型

1.2 数据类型的本质

●数据类型可理解为创建变量的模具：是固定内存大小的别名。●数据类型的作用：编译器预算对象（变量）分配的内存空间大小。●注意：数据类型只是模具，编译器并没有分酤空间，只有根据类型（模具）●创建变量（实物），编译器才会分配空间。

2、变量的本质分析

2.1 变量的概念

概念：既能读又能写的内存对象，称为变量；若一旦初始化后不能修改的对象则称为常量。变量定义形式：类型标识符，标识符，…，标识符；

2.2 变量的本质

●程序通过变量来申请和命名内存空间int a = 0●通过变量名访问内存空间。

3、程序的内存四区模型

流程说明：●操作系统把物理硬盘代码load到内存●操作系统把c代码分成四个区

栈区（ stack）：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等

堆区（heap）：一般由程序员分配释放（动态内存申请与释放），若程序员不释放程序结束时可能由操作系统回收

全局区（静态区）（ statIc）：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，该区域在程序结束后由操作系统释放

常量区：字符串常量和其他常量的存储位置，程序结束后由操作系统释放。

程序代码区：存放函数体的二进制代码。

●操作系统找到main函数入口执行

4、函数调用模型

编译器 5、函数调用变量传递分析

（1）

编译器

（2）

编译器

（3）

编译器

（4）

编译器

（5）

编译器

6、栈的生长方向和内存存放方向

编译器

相关代码：02_数据类型本质.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
#include
#include


int main()
{
    int a;//告诉编译器，分配4个字节
    int b[10];//告诉编译器，分配4*10个字节

    /*
    类型本质：固定内存块大小别名
    可以通过sizeof()测试 
    */
    printf("sizeof(a)=%d,sizeof(b)=%d
", sizeof(a), sizeof(b));
    
    //打印地址
    //数组名称，数组首元素地址，数组首地址
    printf("b:%d,&b:%d
",b,&b);//地址相同

    //b，&b数组类型不同
    //b，数组首地址元素  一个元素4字节，+1 地址+4
    //&b,整个数组首地址  一个数组4*10=40字节， +1  地址+40
    printf("b+1:%d,&b+1:%d
", b + 1, &b + 1);//不同


    //指针类型长度，32位机器32位系统下长度是 4字节
    //              64      64               8
    char********* p = NULL;
    int* q = NULL;
    printf("%d,%d
", sizeof(p), sizeof(q));//4 , 4
    return 0;
}

03_给类型起别名.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
#include
#include


typedef unsigned int u32;

//typedef 和结构体结合使用
struct Mystruct
{
    int a;
    int b;
};
typedef struct Mystruct2
{
    int a;
    int b;
}TMP;

/*
void 无类型
1.函数参数为空，定义函数时用void修饰   int fun(void)
2.函数没有返回值：使用void             void fun (void)
3.不能定义void类型的普通变量：void a;//err 无法确定是什么类型
4.可以定义 void* 变量 void* p;//ok   32位系统下永远是4字节
5.数据类型本质：固定内存块大小别名
6.void *p万能指针，函数返回值，函数参数

*/

int main()
{
    u32 t;//unsigned int

    //定义结构体变量，一定要加上struct 关键字
    struct Mystruct m1;
    //Mystruct m2;//err

    TMP m3;//typedef配合结构体使用
    struct Mystruct2 m4;

    printf("
");
    return 0;
}

04_变量的赋值.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
#include
#include



int main()
{
    //变量本质：一段连续内存空间别名
    //变量相当于门牌号，内存相当于房间
    int a;
    int* p;

    //直接赋值
    a = 10;

    printf("a=%d
", a);

    //间接赋值
    printf("&a:%d
", &a);
    p = &a;
    printf("p=%d
", p);
    *p = 22;
    printf("*p=%d,a=%d
", *p, a);

    return 0;
}

05_全局区分析.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
#include
#include



int main()
{
    //变量本质：一段连续内存空间别名
    //变量相当于门牌号，内存相当于房间
    int a;
    int* p;

    //直接赋值
    a = 10;

    printf("a=%d
", a);

    //间接赋值
    printf("&a:%d
", &a);
    p = &a;
    printf("p=%d
", p);
    *p = 22;
    printf("*p=%d,a=%d
", *p, a);

    return 0;
}

06_堆栈区分析.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
#include
#include


char* get_str()
{
    char str[] = "abcdef";//内容分配在栈区，函数运行完毕后内存释放
    printf("%s
", str);

    return str;
}

char* get_str2()
{
    char* temp = (char*)malloc(100);
    if (temp == NULL)
    {
        return NULL;
    }

    strcpy(temp, "abcdefg");
    return temp;
}


int main()
{
    char buf[128] = { 0 };

    //strcpy(buf,get_str());
    //printf("buf = %s
", buf);//乱码，不确定内容

    char* p = NULL;
    p = get_str2();
    if (p != NULL)
    {
        printf("p=%s
", p);
        free(p);
        p = NULL;
    }
    return 0;
}

07_静态局部变量.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
#include
#include

int* getA()
{
    static int a = 10;//在静态区，静态区在全局区

    return &a;
}

int main()
{
    int* p = getA();
    *p = 5;
    printf("%d
",);

    return 0;
}

08_栈的生长方向.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
#include
#include

int* getA()
{
    static int a = 10;//在静态区，静态区在全局区

    return &a;
}

int main()
{
    int* p = getA();
    *p = 5;
    printf("%d
",);

    return 0;
}

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