C语言中的内存四区

C 语言中的内存四区

1 内存分区模型

C 程序运行时，操作系统将内存划分为4个区域：

1.栈区：由编译器自动分配和释放，存放函数的参数，局部变量等。

2.堆区：由程序员分配释放，若程序员未释放，则程序运行结束后，编译器自动释放。

3.全局区：存放全局变量，静态变量以及常量。

4.代码区：存放程序的二进制代码，由操作系统管理。

2 栈区

栈区：存放函数的参数值、局部变量等，由编译器自动分配和释放，通常在函数执行完毕后释放。

2.1 案例代码

#include 
#include 


char *pfunc1()
{
    //str是一个字符数组，开辟在栈区。
    char str[100] = "hehe123";
    return str;
}


int main()
{
    char *p = NULL;
    p = pfunc1();
    //打印p指向的内容，%s是打印地址所指向内存空间的数据
    printf("p = %s\n",p);

    return 0;
}

2.2 程序运行结果

为什么会出现这样的运行结果那?

这个问题就是我们常说的由于返回局部变量的地址造成的。

2.3 程序运行分析

pfunc1函数在栈区，开辟一块内存，str数组在栈区开辟100个字节的大小。

字符串常量存储在全局区，因为str是一个字符数组，所以字符串的内容拷贝到数组里面，

pfunc1函数中将str的地址返回，main函数中的p1变量接收pfunc1函数的返回值。

pfunc1函数调用结束，开辟的栈区销毁，所以main函数中使用p1变量访问一个销毁的内存，结果出错。

3 堆区

堆区由程序员使用malloc申请和free释放，若是程序员未释放，程序结束后由操作系统回收。

3.1 案例代码

#include 
#include 
#include 


char *pfunc1()
{
    char *tmp = (char *)malloc(100);
    if(tmp == NULL)
    {
        return NULL;
    }

    strcpy(tmp,"hehe123");

    return tmp;
}


int main()
{
    int a = 0;
    char *p =pfunc1();
  	if(p != NULL)
    {
        printf("p = %s,p = %p\n",p,p);
        free(p);  
        p = NULL;  
    }
    return 0;
}

3.2 程序运行结果

3.3 程序运行分析

pfunc1中使用malloc函数在堆区开辟一块内存，全局区上的字符串拷贝到堆区，tmp局部变量存在栈区上，

tmp指针指向的是堆区的地址，main函数中的p1变量接收pfunc1的返回值，p1指向堆区的地址，

所以pfunc1函数调用结束，tmp销毁后，使用p1依然能够正常访问。

4 全局区

全局区：存放全局变量、静态变量、常量。

全局变量

静态变量，由static 修饰的全局变量，static 修饰的局部变量。

常量，包括字符串常量，const 修饰的全局常量，const修饰的局部常量不在全局区。

全局区可以细分为.bss段（未初始化）和.data段（已初始化）。

全局区在程序结束后由系统释放。

4.1 案例代码

#include 
#include 


char *pfunc1()
{
    char *p1 = "hehe123";

    return p1;
}

char *pfunc2()
{
    char *p2 = "hehe123";

    return p2;
}


int main()
{

    char *p1 = NULL;
    char *p2 = NULL;

    p1 = pfunc1();
    p2 = pfunc2();

    //分别打印p1指向的内容和地址,%s是指打印指针所指向的内容
    printf("p1 = %s,p1 = %p\n",p1,p1);
    printf("p2 = %s,p2 = %p\n",p2,p2);

    return 0;
}

4.2 程序运行结果

1.代码中char *p1 = “hehe123”;字符串是怎么存在指针里的？

字符串常量存放在全局区，指针变量存了字符串常量的地址。

2.分别在函数pfunc1和pfunc2里定义了一个相同的字符串，为什么在pfunc1和pfunc2里字符串地址是一样的。

字符串常量存在全局区，相同的字符串在全局区只开辟了一块空间存储字符串。不重复存这两个相同的字符串。

4.3 程序执行分析

main函数在栈区开辟一段内存，两个变量p1与p2开辟内存，pfunc1函数中变量p1、pfunc2函数中变量p2也在栈区开辟内存。

字符串存储在全局区，全局区的数据由操作系统管理，在程序运行结束后，自动回收。

pfunc1函数中的p1变量和pfunc2函数中的p2变量，存储的是字符串在全局变量的地址，然后通过函数返回给main函数中的变量p1、p2。在pfunc1、pfunc2函数调用结束后，这两个函数在栈区上的变量p1、p2也销毁。

main函数中的变量p1、p2变量存储着字符串的地址，由于字符串在全局区，所以通过p1、p2仍然可以正常访问。

5 代码区

1. ​ 代码区存放CPU执行的机器指令即程序汇编而成的二进制代码。
2. ​ 代码区是共享的，对于频繁执行的程序，内存中只需要保存一份即可。
3. ​ 代码区是只读的，只读的原因是防止程序意外修改了指令。