C语言内存分区-（堆，栈，全局/静态存储区，自由存储区，代码区）与可执行程序的三段-（Text段，Date段，Bss段）

一、c语言五大内存分区

栈区（stack）:存放函数形参和局部变量（auto类型），由编译器自动分配和释放

堆区（heap）:该区由程序员申请后使用，需要手动释放否则会造成内存泄漏。如果程序员没有手动释放，那么程序结束时可能由OS回收。

全局/静态存储区：存放全局变量和静态变量（包括静态全局变量与静态局部变量），初始化的全局变量和静态局部变量放在一块，未初始化的放在另一块

文字常量区：常量在统一运行被创建，常量区的内存是只读的，程序结束后由系统释放。

程序代码区：存放程序的二进制代码，内存由系统管理

 二、可执行程序程序三段-Text段，Date段，Bss段

auto变量：函数的局部变量，如果没有声明为static,函数中定义的局部变量全部为auto类型，auto变量包括未加static声明的局部变量和函数的形参。在函数调用时系统会给他们分配存储空间，在函数调用结束后会自动释放这些空间。属于动态存储方式。

static变量：用static声明的局部变量在调用结束后不会消失而保存原来的值。static局部变量定义使用后值会存储下来。所以使用static局部变量定义只需要一次赋值。静态局部变量的作用域仅限于所定义的函数。但函数结束后变量的值会保留。直到整个程序运行结束。全局变量从定义开始作用于整个文件直至程序运行结束。

register寄存器变量：寄存器变量可以提高c语言的执行效率，即将局部变量的值存入CPU的寄存器中。需要注意的是！！！：1.只有动态存储的变量（自动局部变量和形参）才可以作为寄存器变量来存储，局部静态变量不可以定义为寄存器变量。2.计算机的寄存器数目是有限的，所以不能定义任意多个寄存器变量。

extern外部变量：即全局变量的外部表现形式，是在函数外部定义的变量。全局变量的作用域为从定义开始到源文件结束。exten对该变量作外部变量声明，扩展变量作用域。

三、可执行程序内存空间与逻辑地址空间的映射与划分
 
左边是UNIX系统的执行文件，右边是进程对应的逻辑地址空间的划分情况
首先是栈区（堆栈区stack）,堆栈是由编译器自动分配释放，存放函数的参数和局部变量的值（auto类型），操作方式类似于数据结构中的栈。栈的申请是由系统自动分配，如在函数内部申请一个局部变量int h,同时判断所申请空间是否小于栈的剩余空间，如果小于则为其开辟空间，为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
堆（heap），堆一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束可能由OS回收。它与数据结构中的堆是两回事，分配方式类似于链表，申请则是程序员自己操作使用malloc或new。申请过程比较复杂，当系统收到程序的申请时，会遍历记录空闲内存地址的链表，以求寻找第一个空间大于所申请空间的堆节点，然后将该节点从空闲节点链表中删除，并将该节点的空间分配给程序，有些情况下，新申请的内存块的首地址记录本次分配的内存块的大小，这样在delete尤其是delete[]时能正确的释放内存空间。
下边是全局静态存储区，全局变量与静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量与静态变量存放在一块区域，未初始化的全局变量与未初始化的静态变量存放在相邻的另一块区域。
文字常量区，常量字符串就是放在该部分，只读存储区，程序结束后由系统释放
程序代码区，存放程序的二进制代码区。
四、存储类型关键字定义变量与函数作用域与生命周期

auto变量：函数的局部变量，如果没有声明为static,函数中定义的局部变量全部为auto类型，auto变量包括未加static声明的局部变量和函数的形参。在函数调用时系统会给他们分配存储空间，在函数调用结束后会自动释放这些空间。属于动态存储方式。
static变量：用static声明的局部变量在调用结束后不会消失而保存原来的值。static局部变量定义使用后值会存储下来。所以使用static局部变量定义只需要一次赋值。静态局部变量的作用域仅限于所定义的函数。但函数结束后变量的值会保留。直到整个程序运行结束。全局变量从定义开始作用于整个文件直至程序运行结束。
register寄存器变量：寄存器变量可以提高c语言的执行效率，即将局部变量的值存入CPU的寄存器中。需要注意的是！！！：1.只有动态存储的变量（自动局部变量和形参）才可以作为寄存器变量来存储，局部静态变量不可以定义为寄存器变量。2.计算机的寄存器数目是有限的，所以不能定义任意多个寄存器变量。
extern外部变量：即全局变量的外部表现形式，是在函数外部定义的变量。全局变量的作用域为从定义开始到源文件结束。exten对该变量作外部变量声明，扩展变量作用域。

五、堆与栈的区别

1.申请方式

stack:栈;由系统自动分配，自动开辟空间

heap:由程序员自己申请并指明大小，c中malloc,c++中new。如p1=(char)malloc(10);p2=(char)new(10);但需要注意的是p1,p2本事是在栈中的

2.申请后系统的响应

栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出

堆：首先操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个大于所申请空间的堆节点，然后将该节点从空闲节点链表中删除，并将该节点的空间分配给程序。另外对于大部分系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外由于找到的堆节点大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

3.申请大小的限制

栈：在windows下栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域。所以栈的栈顶地址和最大容量是系统预先设定好的。在windows下栈的大小是2M.因此能从栈获得的空间比较小。

堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是是由于系统用链表来存储空闲内存地址的，所以是不连续的。而链表的遍历方向是由低地址到高地址。堆得大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存大小。相比较而言堆获得的空间比较灵活，也比较大。

4.申请效率的比较

栈：由系统自动分配，速度较快，但程序员是无法控制的。

堆：由new分配的内存，一般速度比较慢，而且比较容易产生内存碎片，不过用起来最方便。

5.堆和栈中的存储内容

栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数。在大多数c编译器中，参数是由右往左压栈的，然后是函数中的局部变量。静态变量是不入栈的。当函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，，也就是主函数的下一条指令，程序由该点继续执行。

堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆得大小，其他内容自己安排。

6.存取效率的比较

1 char str1[]="aaaaaa";

2 char *str2="cccccc";

第一行是在运行时刻赋值的，第二行是在编译时就已经确定的，但在以后的存取过程中，在栈上的数组比指针指向的字符串快。