C语言学习笔记——内存
一、进程的内存布局
二、C语言中的数据空间
局部变量：存放在栈空间，由系统自动分配以及自动释放，只在当前函数体内有效
- 局部变量的生命周期：只在当前函数体内有效，函数结束时，该空间的数据被系统自动释放
- 局部变量的定义：在 函数内部定义或者复合语句｛｝中定义的变量，都属于局部变量
- 局部变量的作用域：在 复合语句｛｝中有效
堆内存变量：存放在堆空间，由用户手动分配与手动释放，其生命周期由用户自定义
- 堆内存变量的生命周期：从malloc() / calloc() / realloc() 开始，一直到free()结束，由用户自定义
- 堆内存变量的定义:用户手动分配
- 堆内存的作用域：只要知道堆空间的首地址，都可以使用
数据段中的变量：存放在数据段中的变量，地址从高到低分别为：
.bss（对应未初始化的静态数据）
.data（已经初始化的静态变量->全局变量、static型静态变量）
.rodata（存放只读数据->常量）
- 全局变量：
- 全局变量的生命周期：整个程序中有效，直到程序结束
- 全局变量的定义：在函数体外 定义的变量
- 全局变量的作用域：在整个程序中有效，所有函数中有效
- 静态变量：
- 静态变量的生命周期：整个程序中有效，直到程序结束
- 静态变量的定义：加 static 关键词 修饰即可，如：static int a = 10;
- 静态变量的作用域：只在当前函数体内（｛｝中），或当前文本（当前C文件）中有效。
- 注意：静态变量只能被初始化一次、静态全局变量只在当前文本（当前C文件）中有效。
下面用几个示例来演示 局部变量 、 全局变量 、 静态变量 、 堆内存变量 的区别。
- 例1：
- 局部变量（存放在栈内存中）
- 测试代码如下
#include
void fun(int a)
{
a = 20;
printf("a = %d\n",a);
printf("&a = %p\n",&a);
}
void main(int argc, char const *argv[])
{
int a = 10;
printf("a = %d\n",a);
{
int a = 20;
printf("==================\n");
printf("在复合语句{} 中：\n");
printf("int a = 20;\n");
printf("a = %d\n",a);
printf("&a = %p\n",&a);
printf("复合语句结束！\n");
printf("==================\n");
}
printf("a = %d\n",a);
printf("==================\n");
printf("main函数中：\n");
printf("a = %d\n",a);
printf("&a = %p\n",&a);
printf("调用fun函数：\n");
fun(a);
printf("调用函数结束：\n");
printf("a = %d\n",a);
printf("&a = %p\n",&a);
return ;
} 输出结果，如图所示：
可以发现在复合语句｛｝以及fun函数中的a的地址和main中的a的地址不同！
表明了在复合语句中｛｝以及 在函数中定义的变量，在复合语句结束、以及函数调用结束后，就会将其空间释放。
- 例2：
- 堆内存变量（存放在堆内存中）
- 测试代码如下：
#include
#include
void main(int argc, char const *argv[])
{
//申请一块堆空间
int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);
int *source = p;
printf("source = %p\n",source);
int i;
for(i=0;i<10;i++)
{
p[i] = i;
printf("p[%d]= %d\n",i,p[i]);
}
printf("=======================\n");
printf("free(p)\n");
//释放堆空间
free(p);
printf("=======================\n");
printf("注意！目前为非法访问，十分危险\n");
for(i=0;i<10;i++)
{
printf("p[%d]= %d\n",i,p[i]);
}
return ;
} 输出结果，如图所示：
可以看见，将申请的堆空间给释放后，虽然其中存储的数据没有发生变化，但此时已经属于非法访问，因为你不知道下次再申请空间的时候，还会不会申请到同样地址的空间。
- 例3
- 全局变量（存放在数据段中）
- 测试代码如下：
#include
int a = 10 ;
int b = 20;
void fun()
{
printf("在fun中：\n");
printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
}
void main(int argc, char const *argv[])
{
int i=0;
printf("在main中：\n");
printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
fun();
printf("用i将a,b的值交换\n");
i = a;
a = b;
b = i;
printf("在main中：\n");
printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
fun();
return ;
} #include
int a = 10 ;
int b = 20;
void fun()
{
printf("在fun中:\n");
printf("a = %d\n",a);
}
void main(int argc, char const *argv[])
{
int a = 20;
printf("int a = 20;\n");
printf("a = %d\n",a);
fun();
return;
}
输出结果，如图所示:
全局变量与函数内定义的同名变量的输出结果：
可以发现，全局变量在不同的函数内都有效，可以通过某一个函数将其的值改变，但要注意的是，当函数内出现同名变量的时候，优先使用函数内定义的变量。
- 例4：
- 静态局部变量（存放在数据段中）
- 测试代码：
#include
void main()
{
int i;
for(i=0;i<10;i++)
{
static int a = 0 ;
a++;
printf("a = %d\n",a);
}
printf("a = %d\n",a);
} 输出结果，如图所示：
编译时候，出现了这样的错误，其主要原因是第13行的 printf("a = %d",a); 给出来的信息，说是a没有定义。
这说明，静态局部变量的有效范围和局部变量一致。
当去除 printf("a = %d",a); 后，输出结果，如图所示：
则说明，静态变量只能初始化一次！
- 例5：
- 静态全局变量
- 测试代码如下：
#include
static int a = 10;
void fun()
{
int k = 20 ;
a = k;
printf("函数fun内：\n");
printf("================\n");
printf("将20 赋值给a \n");
printf("a = %d\n",a);
printf("函数fun结束\n");
printf("================\n");
}
void main()
{
int i;
printf("a = %d\n",a);
fun();
printf("a = %d\n",a);
return;
} 输出结果，如图所示：
可以发现，静态全局变量与全局变量的效果是一样的，但是静态全局变量与全局变量的有个重要的区别
静态全局变量的作用域：只在当前文本（C文件）中有效
全局变量的作用域：在整个程序中有效