5.C语言内存分区-堆-栈
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内存分区
运行之前
代码区
全局初始化数据区 、静态数据区 (data)
未初始化数据区(bss（Block Started by Symbol）区)
总结
运行之后
代码区 （text segment）
未初始化数据区(bss)
全局初始化数据区，静态数据区（data segment）
栈区(stack)
堆区(heap)
内存分区
运行之前
如果要执行一个C程序，那么第一步需要对这个程序进行编译。
| 1 | 预处理 | 宏定义展开，头文件展开，条件编译，这里不会检查语法 |
| 2 | 编译 | 检查语法，将预处理后的文件编译成汇编文件 |
| 3 | 汇编 | 将汇编文件生成目标文件(二进制) .o文件已生成 |
| 4 | 链接 | 将目标文件链接为可执行程序 二进制文件转换可执行文件 类似.ext |
当编译完成生成可执行文件之后，我们可以通过linux下的size买了查看一个可执行二进制文件基本情况：
通过上图可以得知，在没有运行程序前，也就是说，程序没有加载到内存前，可执行程序内部已分好3段信息，分别是 代码区(text) , 数据区(data) 和未初始化数据区(bss) 3个部分(可以把data和bss合起来叫做静态区，或者全局区)
以下是细分：
bss区域放未初始化的数据如: static int a; //未初始化数据。
static int a = 10 ;//这个时候数据放在数据区 data区。
代码区
存放CPU执行的机器质量。通常代码是可以共享的(即另外的执行程序可以调用它)，使其可共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可。代码通常是只读的，使其只读的原因是防止程序意外的修改他的指令。另外，代码区还规划了局部变量的相关信息。
说白了，代码区，就是放代码的
以上重点
共享：比如我们创建了一个a.exe和a1.exe两个代码是一样然后，第一次点击a.exe ，第二次点击a1.ext其实运行的还是a.exe原因是代码一样，共享
只读：比如我们在开发一个游戏币，创建了游戏币和人名币两个变量，如果是可写的，那么吧游戏币写到人名币里面那这样就是大事故，所以设置成只读。
全局初始化数据区 、静态数据区 (data)
该区包含了在程序中明确被初始化的全局变量，已经初始化的静态变量(包括全局静态变量)和常量数据(字符串常量)
未初始化数据区(bss（Block Started by Symbol）区)
存入的是全局未初始化变量和未初始化静态变量。未初始化数据区的数据在程序开始执行之前被内核初始化未0后者空(NULL)
总结
程序源代码被编译之后主要分成两段: 程序指令(代码区) 和 程序数据(数据区) 。代指码段属于程序指令，而数据域段和bss段属于程序数据
为什么要分开？
程序被加载到内存中之后，可以将数据和代码分别映射到两个内存区域。由于数据区域对进程来说是可读可写的，而指令域对程序来说是只读的，所以区分之后，可以将程序指令区域和数据区域分别设置成可读可写或者只读。这样可以防止程序的有意或者无意被修改
当程序中运行着多个同样的程序的时候，这些程序执行的指令都是一样的，所以只需要内中保存一份程序的指令就可以了，只是每一个程序运行中数据不一样而已，这样可以节省大量的内存。
运行之后
程序在加载到内存前，代码区和全局区(data 和 bss)的大小就是固定的，程序运行期间不能改变。然后，运行可执行程序，操作系统吧物理硬盘程序，加载到内存，除了根据可执行程序的信息分出代码区(text) , 数据区(data) 和未初始化数据区(bss)之外，还额外增加了栈区，堆区
代码区 （text segment）
加载的是可执行文件代码段，所有的可执行代码都加载到代码区，这块内存是不可以在运行期间修改的
案例：
int main() {int a = 1; // 这一行对应的机器指令就存储在代码区return 0;
}未初始化数据区(bss)
加载的是可执行文件bss段，位置可以分开亦可以紧靠数据段，存储于数据段的数据(全局未初始化，静态未初始化数据)的生命周期未整个程序运行过程。
案例
int a; // 存储在BSS段，默认值为0static int i; // 局部静态变量，默认值也为0，存储在BSS段全局初始化数据区，静态数据区（data segment）
加载的是可执行文件数据段，存储于数据段(全局初始化，静态初始化数据，字符常量(只读))的数据的生存周期为整个程序运行过程。
案例
int a= 10; // 存储在数据段static int i= 20; // 局部静态变量，同样存储在数据段栈区(stack)
栈是一种先进后出的内存结构，由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，返回值，局部变量等。在程序运行过程中实时加载和释放，因此，局部变量的生存周期为申请到释放该段栈空间。
栈的空间是有限的，尽量用完就释放掉
1是第一个进入。
如果1想出来，那要吧4先扔掉，3在扔掉，2在扔掉，才是1
可以认为吃米饭一样，先吃上面的，才能见碗底。
堆区(heap)
堆是一个大容器，它的容量要远远大于栈，但没有栈那样的先进后出的顺序。用于动态内存分配。堆在内存中位于bss区和栈区之间。一般由程序员分配和释放，若程序不释放，程序结束时由操作系统回收
大容量：大容量，到底有多大，要看机器有多好，看机器
分配：使用malloc函数分配
释放：使用free函数释放 ，如果不释放程序会在系统结束后回收 注意，一定要手动释放
生命周期
| 类型 | 作用域 | 生命周期 | 存储位置 |
| auto变量 | 一对{}内 | 当前函数 | 栈区 |
| static局部变量 | 一对{}内 | 整个程序运行期 | 初始化在data段，未初始化在BSS段 |
| extern变量 | 整个程序 | 整个程序运行期 | 初始化在data段，未初始化在BSS段 |
| static全局变量 | 当前文件 | 整个程序运行期 | 初始化在data段，未初始化在BSS段 |
| extern函数 | 整个程序 | 整个程序运行期 | 代码区 |
| static函数 | 当前文件 | 整个程序运行期 | 代码区 |
| register变量 | 一对{}内 | 当前函数 | 运行时存储在CPU寄存器 |
| 字符串常量 | 当前文件 | 整个程序运行期 | data段 |
栈 注意事项
案例1
int* func() {int a = 10;return &a;
}void test01()
{int* p = func();printf("p = %d\n",p);
}运行结果：
从上面结果来看，不是我们预期的结果，我们预期结果是 p = 10
为什么是这样？
首先我们来看func函数，函数定义的是int a = 10, 函数最终返回了a的地址，所以a在栈区的值已经释放了，我们没有去操作这一块内存。
案例2
char * getMyName()
{char myName[] = "达帮主";return &myName;
}void test02()
{char* p = getMyName();printf("my name p = %s\n",p);
}运行结果：
问题与案例1一样，也是释放了，不要在意结果。
栈的释放过程
从上面图中可以看出，当getMyName方法运行完成之后，常量区的内容是会被释放的，放回p收到的只是地址。所以上面案例2是乱码，内容被释放，我们根本不知道是上面东西。
总结
不要返回局部变量地址，局部变量在函数执行之后就释放了，我们没有权限去操作释放后的内存。
堆 注意事项
案例1
int* getSpace() {//手动分配堆空间int *p = malloc(sizeof(int)*5);if (p == NULL) {return 0;}for (int i = 0; i < 5; i++) {p[i] = 1000 + i;}return p;
}void test01() {int* p = getSpace();for (int i = 0; i < 5; i++){printf("p:%d \n",p[i]);}//手动释放堆空间free(p);p = NULL; //防止野指针
}int main()
{test01();printf("\n\n");system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}运行结果：
从上面代码来看我们使用了malloc来分配空间，分配的内存是存在堆中，所以数据没释放是一直存在的。
案例2
void getMyName(char *pp)
{//分配内存char * temp = malloc(sizeof(char)*50);if (temp == NULL) {return;}memset(temp,0,50);//赋值strcpy_s(temp,50,"达帮主");pp = temp;
}void test02()
{char* p = NULL;getMyName(p);printf("%s\n",p);
}运行结果
上面的原因是因为同级指针通过函数参数是无法修饰到p的，所以我们要在函数参数写二级指针。
如果主调函数中没有给指针分配内存，被调函数用同级指针是修饰不到主调函数中的指针的。
看下面案例
void getMyName(char **pp)
{//分配内存char * temp = malloc(sizeof(char)*50);if (temp == NULL) {return;}memset(temp,0,50);//赋值strcpy_s(temp,50,"达帮主");*pp = temp;
}void test02()
{char* p = NULL;getMyName(&p);printf("%s\n",p);
}运行结果：
上下的区别是加入二级指针，以及传的是地址，最后吧分配的内存修饰给二级指针
流程图
总结
在理解C内存分区时，常会碰到术语：数据区，堆，栈，静态区，常量区，全局区，字符串常量区，文字常量区，代码区等等。在这里，尝试捋清楚以上分区的关系。
- 数据区包括：堆，栈，全局/静态存储区。
- 全局/静态存储区包括：常量区，全局区、静态区。
- 常量区包括：字符串常量区、常变量区。
- 代码区：存放程序编译后的二进制代码，不可寻址区。
可以说，C/C++内存分区其实只有两个，即代码区和数据区。