一文詳解C語言內(nèi)存管理

C語言內(nèi)存管理指對系統(tǒng)內(nèi)存的分配、創(chuàng)建、使用這一系列操作。

在計算機中，每個應(yīng)用程序之間的內(nèi)存是相互獨立的，通常情況下應(yīng)用程序 A 并不能訪問應(yīng)用程序 B，當(dāng)然一些特殊技巧可以訪問，但此文并不詳細進行說明。例如在計算機中，一個視頻播放程序與一個瀏覽器程序，它們的內(nèi)存并不能訪問，每個程序所擁有的內(nèi)存是分區(qū)進行管理的。

在計算機系統(tǒng)中，運行程序 A 將會在內(nèi)存中開辟程序 A 的內(nèi)存區(qū)域 1，運行程序 B 將會在內(nèi)存中開辟程序 B 的內(nèi)存區(qū)域 2，內(nèi)存區(qū)域 1 與內(nèi)存區(qū)域 2 之間邏輯分隔。

在程序 A 開辟的內(nèi)存區(qū)域 1 會被分為幾個區(qū)域，這就是內(nèi)存四區(qū)，內(nèi)存四區(qū)分為棧區(qū)、堆區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)與代碼區(qū)。

棧區(qū)指的是存儲一些臨時變量的區(qū)域，臨時變量包括了局部變量、返回值、參數(shù)、返回地址等，當(dāng)這些變量超出了當(dāng)前作用域時將會自動彈出。該棧的最大存儲是有大小的，該值固定，超過該大小將會造成棧溢出。

堆區(qū)指的是一個比較大的內(nèi)存空間，主要用于對動態(tài)內(nèi)存的分配;在程序開發(fā)中一般是開發(fā)人員進行分配與釋放，若在程序結(jié)束時都未釋放，系統(tǒng)將會自動進行回收。

數(shù)據(jù)區(qū)指的是主要存放全局變量、常量和靜態(tài)變量的區(qū)域，數(shù)據(jù)區(qū)又可以進行劃分，分為全局區(qū)與靜態(tài)區(qū)。全局變量與靜態(tài)變量將會存放至該區(qū)域。

代碼區(qū)就比較好理解了，主要是存儲可執(zhí)行代碼，該區(qū)域的屬性是只讀的。###

使用代碼證實內(nèi)存四區(qū)的底層結(jié)構(gòu)

由于棧區(qū)與堆區(qū)的底層結(jié)構(gòu)比較直觀的表現(xiàn)，在此使用代碼只演示這兩個概念。首先查看代碼觀察棧區(qū)的內(nèi)存地址分配情況：

運行結(jié)果為：

我們可以觀察到變量 a 的地址是 2293324 變量 b 的地址是 2293320，由于 int 的數(shù)據(jù)大小為 4 所以兩者之間間隔為 4;再查看變量 c，我們發(fā)現(xiàn)變量 c 的地址為 2293319，與變量 b 的地址 2293324 間隔 1，因為 c 的數(shù)據(jù)類型為 char，類型大小為 1。在此我們觀察發(fā)現(xiàn)，明明我創(chuàng)建變量的時候順序是 a 到 b 再到 c，為什么它們之間的地址不是增加而是減少呢?那是因為棧區(qū)的一種數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)為先進后出，如圖：

首先棧的頂部為地址的“最小”索引，隨后往下依次增大，但是由于堆棧的特殊存儲結(jié)構(gòu)，我們將變量 a 先進行存儲，那么它的一個索引地址將會是最大的，隨后依次減少;第二次存儲的值是 b，該值的地址索引比 a 小，由于 int 的數(shù)據(jù)大小為 4，所以在 a 地址為 2293324 的基礎(chǔ)上往上減少 4 為 2293320，在存儲 c 的時候為 char，大小為 1，則地址為 2293319。由于 a、b、c 三個變量同屬于一個棧內(nèi)，所以它們地址的索引是連續(xù)性的。

審核編輯：湯梓紅