C语言代码内存区域划分

1 内存分配的方式

1)从静态存储区域分配：内存在程序编译的时候就已经分配好了，这块内存在程序的整个运行期间都存在，例如全局变量；
2)在栈上创建：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。处理器的指令集中有关于栈内存分配运算，因此效率很高，但分配的内容容量有限；
3)从堆上分配：也称动态内存分配，程序在运行时用malloc申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也很多。

从内存划分的角度看，我们可以根据作用进一步分为一下五类区域：
1)栈区(stack)：由编译器自动分配和释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。
2)堆区(heap)：一般由程序员自己分配和释放，若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收。注意它与数据结构中堆是两回事，分配方式类似于链表。
3)全局区(静态区)(static)：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，程序结束后由系统释放。
4)文字常量区：常量字符串就是放在这里的（注意文字常量区的字符串不可修改！），程序结束后系统释放。
5)程序代码区：存放函数体的二进制代码。
例如下图：

那么俺举个例子，通过下面的代码对内存进行分析：

int a = 0;// 全局初始化区
char *p1; // 全局未初始化区
int main(void)
{
	int a;// 栈
	char arr[] = “shn”;// 栈
	char *p2;// 栈
	char *p3 = “123456”; // 123456在常量区，p3在栈上
	static int b = 0; // 全局(静态)初始化区
	p2 = (char *)malloc(10);// 分配10个字节的区域在堆区
	return 0;
}

注意：栈的生长方向（地址由上到下递减）（堆是相反的——>地址由下往上递增）

2 堆区和栈区内存的区别

1)申请方式
栈：由系统自动分配；
堆：需要程序员自己申请，并指明大小，在C语言中一般用malloc函数。

2)申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请的空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

堆：首先要知道系统是有一个记录空闲时间的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历链表，寻找第一个空间大于所申请空间的节点，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。

3)申请大小的限制
栈：在Windows下，栈是从高地址向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域，即栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先设定好的（Windows下栈大小一般是2MB,是一个编译的时候就确定的常数）。

堆：堆是从低地址向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表存储空闲内存地址的，自然是不连续的。而链表的遍历方向是由低地址向高地址，堆大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存，所以堆的空间比较灵活，也比较大。

注意：栈是一种线性结构；堆是一种链式结构。

4)申请效率的比较
栈：由系统自动分配，速度较快，程序员无法控制。
堆：由malloc分配，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过使用方便。

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的地址（函数调用语句的下一条可执行语句），然后是函数的各个参数，在大多数C编译器中，参数是从右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意！静态变量是不入栈的！当本次函数调用结束后，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，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是堆的头部用一个字节存放堆的大小，堆中具体内容由程序员安排。

注意：程序在编译期对变量和函数分配内存都是在栈区上进行，而且程序运行过程中函数调用时参数的传递也在栈上进行。

例如：
全局变量放在数据段；函数内部变量static int arr放在数据段；函数内部变量char *p=”AAA”,p的位置在堆栈，指向空间的位置数据段；函数内变量char *p =malloc(),p的位置在栈，指向空间的位置在堆。

堆栈是一种简单的数据结构，是一种允许在其一端进行插入或删除的线性表。允许插入或删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。对堆栈的插入和删除操作称为入栈和出栈。

3 编译角度分析内存

C程序在编译后，会以三种形式使用内存：
1)静态/全局内存
静态声明的变量分配在这里，全局变量也使用这部分内存，这些变量在程序运行时分配内存，直到程序终止才消失。所有函数都能访问全局变量，静态变量的作用域则局限在定义它们函数的内部。

2)自动内存
这些变量在函数内部声明，并且在函数被调用时才创建，它的作用域限于函数内部，而且声明周期限制在函数的执行时间内。

3)动态内存
内存分配在堆上，可以根据需要释放，而且直到释放才消失。
使用指针要注意的问题：
◎访问数组和其他数据结构时越界；
◎自动变量消失后被引用；
◎堆上分配的内存释放后被引用；
◎内存分配之前解引指针；

而数据指针是可以进行算数运算的，比如：
1)给指针加上/减去整数
实际上加的数是这个整数和指针数据类型对应字节数的乘积，int *p; p+1就是地址加4。减去整数时，地址会减去数据类型的长度和整数值的乘积。
2)两个指针相减
指针之间的差值是它们之间相差的“单位”数，差的符号取决于操作数的顺序。
例如：a[5]-a[1] = 4; a[1]-a[5] = -4;
3)比较指针
把指针和数组元素相比较时，比较结果可以用来判断数组元素的相对顺序。
例如：int *p1 = arr[1]; int *p2 = arr[2];printf(“%d”, p2>p1)// 1; printf(“%d”, p2