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C語(yǔ)言

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詳解C語(yǔ)言中的內(nèi)存四區(qū)模型及結(jié)構(gòu)體對(duì)內(nèi)存的使用

來(lái)源:本站原創(chuàng)|時(shí)間:2020-01-10|欄目:C語(yǔ)言|點(diǎn)擊: 次

內(nèi)存四區(qū)
1、代碼區(qū)
代碼區(qū)code,程序被操作系統(tǒng)加載到內(nèi)存的時(shí)候,所有的可執(zhí)行代碼都加載到代碼區(qū),也叫代碼段,這塊內(nèi)存是不可以在運(yùn)行期間修改的。
2、靜態(tài)區(qū)
所有的全局變量以及程序中的靜態(tài)變量都存儲(chǔ)到靜態(tài)區(qū)。
3、棧區(qū)
棧stack是一種先進(jìn)后出的內(nèi)存結(jié)構(gòu),所有的自動(dòng)變量,函數(shù)的形參都是由編譯器自動(dòng)放出棧中,當(dāng)一個(gè)自動(dòng)變量超出其作用域時(shí),自動(dòng)從棧中彈出。對(duì)于自動(dòng)變量,什么時(shí)候入棧,什么時(shí)候出棧,是不需要程序控制的,由C語(yǔ)言編譯器。實(shí)現(xiàn)棧不會(huì)很大,一般都是以K為單位的。
當(dāng)??臻g以滿,但還往棧內(nèi)存壓變量,這個(gè)就叫棧。溢出對(duì)于一個(gè)32位操作系統(tǒng),最大管理管理4G內(nèi)存,其中1G是給操作系統(tǒng)自己用的,剩下的3G都是給用戶程序,一個(gè)用戶程序理論上可以使用3G的內(nèi)存空間。
注意:C語(yǔ)言中函數(shù)參數(shù)入棧的順序是從右往左。
4、堆區(qū)
堆heap和棧一樣,也是一種在程序運(yùn)行過(guò)程中可以隨時(shí)修改的內(nèi)存區(qū)域,但沒(méi)有棧那樣先進(jìn)后出的順序。堆是一個(gè)大容器,它的容量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于棧,但是在C語(yǔ)言中,堆內(nèi)存空間的申請(qǐng)和釋放需要手動(dòng)通過(guò)代碼來(lái)完成。
代碼示例:

#include <stdio.h> 
 
int c = 0; // 靜態(tài)區(qū) 
 
void test(int a, int b) // 形參a,b都在棧區(qū) 
{ 
  printf("%d, %d\n", &a, &b); 
} 
 
int *geta() // 函數(shù)的返回值是一個(gè)指針 
{ 
  int a = 100; // 棧區(qū) 
  return &a; 
} // int a的作用域就是這個(gè){} 
 
int main() 
{ 
  int *p = geta(); // 這里得到一個(gè)臨時(shí)棧變量的地址,這個(gè)地址在函數(shù)geta調(diào)用完成之后已經(jīng)無(wú)效了 
  *p = 100; 
  printf("%d\n", *p); 
  static int d = 0; // 靜態(tài)區(qū) 
  int a = 0; // 棧區(qū) 
  int b = 0; 
 
  printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", &a, &b, &c, &d, main); 
  test(a, b); 
  return 0; 
} 
 
/* 
輸出結(jié)果 
100 
2619740, 2619728, 9404720, 9404724, 9376059 
2619512, 2619516 
*/ 

堆使用注意事項(xiàng):

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
 
int *geta() // 錯(cuò)誤,不能將一個(gè)棧變量的地址通過(guò)函數(shù)的返回值返回 
{ 
  int a = 0; 
  return &a; 
} 
 
int *geta1() // 可以通過(guò)函數(shù)的返回值返回一個(gè)堆地址,但記得,一定要free 
{ 
  int *p = (int *)malloc(sizeof(int)); // 申請(qǐng)了一個(gè)堆空間 
  return p; 
} 
 
int *geta2() // 合法的,但是記住這里不能用free 
{ 
  static int a = 0; // 變量在靜態(tài)區(qū),程序運(yùn)行過(guò)程中一直存在 
  return &a; 
} 
 
void getHeap(int *p) 
{ 
  printf("p = %p\n", &p); 
  p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10); 
} // getHeap執(zhí)行完之后,p就消失了,導(dǎo)致他指向的具體堆空間的地址編號(hào)也隨之消失了 
// 這里發(fā)生了內(nèi)存泄漏 
 
void getHeap1(int **p) 
{ 
  *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10); 
} // 這里的操作就是正確的 
 
int main() 
{ 
  int *p = NULL; 
  printf("p = %p\n", &p); 
  getHeap(p); // 實(shí)參沒(méi)有任何改變 
  getHeap1(&p); // 得到了堆內(nèi)存的地址 
  printf("p = %d\n", p); 
 
  p[0] = 1; 
  p[1] = 2; 
  printf("p[0] = %d, p[1] = %d\n", p[0], p[1]); 
  free(p); 
 
  return 0; 
} 


結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊模式

結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊模式各種情況詳解

#include <stdio.h> 
 
struct A 
{ 
  int a; // 此時(shí)結(jié)構(gòu)體占用4個(gè)字節(jié) 
  char b; // 此時(shí)結(jié)構(gòu)體占用8個(gè)字節(jié) 
  char c; // 還是8個(gè)字節(jié) 
  char d; // 還是8個(gè)字節(jié) 
  char e; // 還是8個(gè)字節(jié) 
  char f; // 現(xiàn)在是12個(gè)字節(jié)  
}; 
 
struct B 
{ 
  char a; // 1個(gè)字節(jié) 
  char b; // 2個(gè)字節(jié) 
  char c; // 3個(gè)字節(jié) 
}; 
 
struct c 
{ 
  char name[10]; // 10個(gè)字節(jié) 
  char a; // 11個(gè)字節(jié) 
  // 對(duì)于char型數(shù)組來(lái)說(shuō),會(huì)把數(shù)組每個(gè)元素當(dāng)作一個(gè)char類型 
}; 
 
struct d 
{ 
  int name[10]; // 40個(gè)字節(jié) 
  char a; // 44個(gè)字節(jié) 
  char b; // 44個(gè)字節(jié) 
}; 
 
struct e 
{ 
  char a; // 1個(gè)字節(jié) 
  int b; // 8個(gè)字節(jié) 
  char c; // 12個(gè)字節(jié) 
  // 這種寫法內(nèi)存的消耗相比A就會(huì)變大 
}; 
 
struct f 
{ 
  char a; // 1 
  short b; // 4注意這里short占用的是剩下三個(gè)字節(jié)中的后兩個(gè) 
  // 內(nèi)存對(duì)齊總是以2的倍數(shù)對(duì)齊 
  char c; // 所以此時(shí)是6 
  int d; // 12 
  short e; // 16 
  char f; // 16 
}; 


結(jié)構(gòu)體變相實(shí)現(xiàn)數(shù)組賦值

struct name 
{ 
  char array[10]; 
}; 
 
int main() 
{ 
  char name1[10] = "name1"; 
  char name2[20] = "name2"; 
  name1 = name2; // 這里是出錯(cuò)的,不能在數(shù)組之間進(jìn)行賦值 
  struct name a1 = { "hello" }; 
  struct name a2 = { 0 }; 
  a2 = a1; // 這里通過(guò)結(jié)構(gòu)體可以賦值的特性變相實(shí)現(xiàn)了數(shù)組的賦值 
  return 0; 
} 


結(jié)構(gòu)體內(nèi)存泄漏

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
 
union A 
{ 
  char a; 
  char *b; // 聯(lián)合體的指針成員要特別注意 
}; 
 
int main() 
{ 
  A a; 
  a.b = (char *)malloc(10); // b指向了一個(gè)堆的地址 
  // 如果聯(lián)合體中有指針成員,那么一定要使用完這個(gè)指針,并且free指針之后才能使用其他成員 
  a.a = 10; // b的值也成了10了 
  free(b); // 此時(shí)釋放b是錯(cuò)誤的,因?yàn)樵谏厦嬉恍袑?duì)a進(jìn)行賦值時(shí),已經(jīng)將b的值更改了,這里造成了內(nèi)存泄漏 
  return 0; 
} 

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