C语言入门篇-02

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上篇扯了许多废话，今天就不扯废话了，总之大家要认识到IT界是一个很庞大的体系，从做硬件，焊接电容电阻的工程师，到电路设计，到电路板制作，到软件程序设计，到通信，网络通信，串口通信，界面编程，WEB编程，数据库编程，数据库系统，音频编程，视频编程，安全编程，系统编程，应用程序开发，电脑城做IT销售的，装系统的，电脑维修的，数据恢复的，平面设计，3维设计，高级特效设计，服务器管理，网络架设等等，而每一个具体的方向又是非常复杂，反正举这么多例子 并不是让大家都了解这些，一个人的精力是有限的，我们只能攻其一个方向，但就是一个方向要搞精，不要这也学那也学，学到最后没有学到真本事，现在中国就是不缺二流人才，缺少的是一流人才。好了，说了不扯，又扯上了。

回到正题，今天讲点啥呢？我感觉，学C的人能找到我这文章，应该不是小白了，至少你懂得变量 循环 等知识了。如果这也不懂，那么你得随便找本书看看基本语法。

先来回顾一下01里主机讲了哪些知识点吧，对内存的认识，地址，字节，还讲了整数的存储及范围，还有就是逻辑地址哦。今天就来讲一些有关程序的细节吧。

当我们写一个hello world的程序时，点击组建 就会得到一个 .exe 文件，它是怎么组织的呢？它里面都有哪些内存呢。我们称这样的.exe程序为PE文件，它是微软公司对COFF的扩展,关于COFF，大家可以http://en.wikipedia.org/wiki/COFF 查看一下它的详细介绍，E文不好就不要看了，它是对可执行文件格式的一种规范，微软推出自己的COFF 也就是PE，有一本叫 windows pe 权威指南，讲的就是这个文件格式，不过那本书很高级，做开发的一般不需要研究太深入，了解个大概就行了，而我们要知道的就是，PE是一个文件结构，它有自己的规范，比如我们在程序中写的代码放在.exe文件的什么位置，我们定义的字符串放在.exe文件的什么地方，我们的资源文件放在.exe的什么位置，大概了解一下就行，但是你要有个认识，就是有一种规范在约束着它，如果你的程序不符合这种规范，那么它就不能被操作系统所认识，也就是你随便把一个图片改成.EXE 然后双击执行 ，系统是不会执行的，因为它并不认识 ，关于PE结构大家是有能力就了解，没时间就可以不用了解了，知道它是一个什么东西就行了。

那么我们在加载hello world.exe 系统为它分配了哪些内存呢？这个我们先把这个给大家一个答案。

栈、堆、代码、数据 我们暂时就可以认为是这四个主要内存块，而且在 XP VC6 的环境下的这些地址是相对稳定的。

内存块名字	起始地址
栈区	0X0012E000左右，只是相对稳定
堆区	0X00380000左右，只是相对稳定
代码区	0X00400000
数据区	位于代码区高地址区

对于上表，我们没有给出范围大小，只给出起始地址，并不是说没有，而是大小范围并不一定，我们可以将光标移动到 printf 那句代码的上面，然后按F9 下个断点，然后按F5开始调试，这个时候，程序执行到刚才设置的断点处，默认会弹出一个名叫调试 的小窗口(工具栏)，可以拖动它，将它摆到合适的位置，小窗口中有一些按钮，我们可以把鼠标放在上面，停一会会有提示信息，我们需要找的第一个就是memory窗口，点一下，会弹出内存数据窗口，memory窗口是可以调整大小的，建议刚开始把这个窗口接长一点，因为我们要看一下这里面的数据。

1、观察4G的逻辑地址空间，内存窗口有一个address(地址) 文本，在它右边是一个编辑框，可以输入地址，下面有三列，左边一列就是地址，中间是地址里面的数据(16进制)，右边一列是数据对应的ASCII字符，那么我们可以看一下地址的范围，为了方便 ，我们01里讲了 逻辑地址空间范围是 从0 到 2^32-1 (32个1，就是FF FF FF FF(以后我管它叫8个F)，如果看成32位有符号数的话，就是-1，什么不会算？请看注1)，所以我们只需要在编辑框里输入0 就可以定位到起始逻辑地址，输入-1就可以定位到终止逻辑地址，我们可以适当的拖动一下滚动条看一下。

注1：这里是对01知识的一个小回顾，首先这个是32位有符号数，那么我们只需要将它们的值加起来求和就行了。

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

其实就是 (2^0+2^1+2^2+....+2^30)+ (-2^31) = 2^31-1 -2^31 = -1 用的还是01里的公式哦。

当我们定位到0 或-1的时候，我们发现这些区域里的数值都是?? ，它是什么意义呢，还记得01里说过地址是从物理内存映射过来的吗，也就是逻辑地址空间是一个虚拟空间，真正的空间在物理内存里，逻辑地址只是MMU将物理内存做了一个映射，??表示这个区域并没有对应真实的物理内存，那么都有哪些地址映射了物理内存呢，我们已经在上面的表格中给出来了，大家可以在编辑框中输入 0X12E000，然后看看这个区域有没有数据，如果没有，那么就在内存窗口中随便点一下(激活窗口)，按键盘上的PAGEDOWN 键，一直按，直到看到数据，然后找找这个区域的边界，如下图所示(图1)，是起始位置

好，我们已经看到栈区的开始位置了，接下来就是要定位栈区的结束位置了，怎么定位呢，很好办，还是在内存窗口中点一下以激活内存窗口，然后按键盘上的PAGEDOWN向下翻页，当你看到?? 的时候就证明你已经超过了栈区的下限了，再按PAGEUP 向上 慢慢调整，最终，我们找到如下图的位置，当然这个地址并不是固定的，也就是在你的电脑上可能不是这个地址哦。

好了，我想大家都明白了，原来栈就是一块连续的内存，既然是内存块就有起始地址和终止地址。

2、我们再来观察一下堆区吧，系统默认为我们申请了一个堆区，我们使用malloc 等函数进行内存申请的时候，实际上就是在这块区域进行申请的，那么它在我们逻辑地址空间的哪个位置呢？让我们稍微修改一下代码，如下图

然后按F5开始调试，这个时候，正常情况下程序会运行到printf 函数就暂停下来，我们将鼠标放在 p变量上，稍微停一小会，就会显示出p的值，如果没有显示出来就多试几次，在我这里显示p的值是0x003807b8 ，好，现在打开内存窗口，在地址编辑框中 输入这个 地址，不要忘了0X，效果如下图

然后我们再通过PAGEUP 向上翻页，找这块内存区域的上限，通过PAGEDOWN向下翻页，找这块内存区域的下限

上限图

下限图

这样我们就定位到了第二个重要内存区域了，这个区域叫做堆区，我们用一些malloc calloc等函数就是在这个区域申请内存哦，要记住哦。

3、下面我们就要研究一下代码区域了，其实我们写程序的一部分就是在组织机器指令，说白了就是在做01的排列，这是最底层的理解了，那么我们就来看看，我们写的程序生成的机器代码是什么样子的呢? 还是上面的例子，继续在调试状态，我们点一下调试窗口里最后一个按钮，叫做反汇编代码窗口，这样就会弹出源码对应的反汇编代码区域了，如下图

在这里，我们可以看到一些汇编指令 如 push,call ,add,mov等，我们暂时不关心它们是什么意思，我们在这个窗口里右击，选中Code Bytes，然后窗口中会显示一些额外信息，如下图

我们会看到这里面多了一些 16 进制数据，如图中黑色区域(什么，不知道我怎么选中的，告诉你吧，按住ALT键 再进行选中操作，这个方法在许多软件里都有实现，VS里也支持，PUTTY里也支持，You out la)，那么它们是什么？它们就是传说中的机器字节码，只不过是16进制表示的，如果你愿意，你可以将它们转成2进制哦，那可真就成了天书了，那么在它们每行的前面都有个地址，这个地址就是逻辑地址哦，也就是说，这些字节码现在就在我们的内存中，在什么区域呢，在代码区呀，，，哈哈，知道了吧，我们上面已经说了，代码区位于0X00400000开始，我们可以看到 每行前面的地址也基本上位于这个区域范围里呀，现在我们就来定位一下吧

代码区上限

代码区下限

代码区范围还是比较大的

这样子定位是不是很慢呀，有什么较快的办法吗，答案是有的，记住，这些操作是在调试状态下才有的哦，点击菜单栏中 debug(调试)，下面有个Modules(模块),点击会弹出对话框，如下图

看到了吧，Hello World的地址是 0X00400000 - 0X0042BFFF 这就是代码区域哦。

那么有没有想过这个问题，这些数据是从哪里加载到内存中的呢？你能猜想出来嘛，好吧，我来告诉你，在PE文件里，也就是我们的.EXE文件，

我们随便记下一段指令，就记下 上面有一张图里有一个我选中的黑块，就那一段指令吧，我们把程序停掉。然后点击文件打开，弹出如下对话框

在文件类型里，选中所有文件，Open as选成Binary，定位到 HelloWorld.exe(在Debug目录里哦)，然后点击打开，如果一切正常的话，会看到下图所示的内容

我们按CTRL + F 进行搜索，搜索什么呢，就是那个黑块里的内容，6A 0C E8 01 6E FF FF 83 C4 04 89 45 FC ,搜索，结果如图

怎么样，理解了吗，我们写的程序生成的机器字节码都被写进了.exe里，当操作系统加载我们的程序时，为我们的程序分配内存空间，做地址映射，将我们的字节码加载到内存中，其实不只是机器字节码写进去了，字符串也被写进去了呢，你要不相信，可以试试搜索我们printf函数输也的字符串哦，如图

明白了吧。这就是PE文件的简介，反正就是要大家理解，我们写的代码生成的数据，代码，资源等都被写入了PE文件里啦，也就是他们是有组织有纪律的一个标准的文件，你不会忘了我们前面讲过的有规范约束着它呢吧。

好，还有一个就是数据区了，数据区相对来说比较简单，当我们在程序中定义一些全局变量，在函数里定义一些静态变量，这些变量是存在于静态数据区的，我们来演示一下。

修改代码，结果演示如下图

在地址栏输入全局变量名字，会定位到我们的全局变量的地址，我们可以清楚的看到它们的值

还记得小端模式吗，我们定义的是 0X99887766，但是它在内存窗口显示的却是66 77 88 99 这就是小端模式，而且后面的两个数值也可以看到了，一个就是0X11223344,另一个就是0X55667788，是我们定义的两个其它的静态变量，如果直接在地址栏里输入val，它是计算不出地址的，一定要写全局变量的名字才行哦。我们重点是关心它们的地址，在0X00427318，其实就是在代码区域的大地址端。

好了，这一节就介绍这么多，我感觉如果你把这些理解透了，你的根基可以说是非常牢了，我的建议是希望大家把基础打牢，有句话讲的好呀，基础不牢，地动山摇。哈哈，玩笑开大了，，，今天说的这些并不是要大家全记下来，关键是理解好程序的分区，至于几个区域的作用，我们以后再讲哦。88再见！！！！！！！！！！！！！