詳解C語言中的內(nèi)存四區(qū)模型及結(jié)構(gòu)體對內(nèi)存的使用
內(nèi)存四區(qū)
1、代碼區(qū)
代碼區(qū)code,程序被操作系統(tǒng)加載到內(nèi)存的時(shí)候,所有的可執(zhí)行代碼都加載到代碼區(qū),也叫代碼段,這塊內(nèi)存是不可以在運(yùn)行期間修改的。
2、靜態(tài)區(qū)
所有的全局變量以及程序中的靜態(tài)變量都存儲(chǔ)到靜態(tài)區(qū)。
3、棧區(qū)
棧stack是一種先進(jìn)后出的內(nèi)存結(jié)構(gòu),所有的自動(dòng)變量,函數(shù)的形參都是由編譯器自動(dòng)放出棧中,當(dāng)一個(gè)自動(dòng)變量超出其作用域時(shí),自動(dòng)從棧中彈出。對于自動(dòng)變量,什么時(shí)候入棧,什么時(shí)候出棧,是不需要程序控制的,由C語言編譯器。實(shí)現(xiàn)棧不會(huì)很大,一般都是以K為單位的。
當(dāng)??臻g以滿,但還往棧內(nèi)存壓變量,這個(gè)就叫棧。溢出對于一個(gè)32位操作系統(tǒng),最大管理管理4G內(nèi)存,其中1G是給操作系統(tǒng)自己用的,剩下的3G都是給用戶程序,一個(gè)用戶程序理論上可以使用3G的內(nèi)存空間。
注意:C語言中函數(shù)參數(shù)入棧的順序是從右往左。
4、堆區(qū)
堆heap和棧一樣,也是一種在程序運(yùn)行過程中可以隨時(shí)修改的內(nèi)存區(qū)域,但沒有棧那樣先進(jìn)后出的順序。堆是一個(gè)大容器,它的容量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于棧,但是在C語言中,堆內(nèi)存空間的申請和釋放需要手動(dòng)通過代碼來完成。
代碼示例:
#include <stdio.h>
int c = 0; // 靜態(tài)區(qū)
void test(int a, int b) // 形參a,b都在棧區(qū)
{
printf("%d, %d\n", &a, &b);
}
int *geta() // 函數(shù)的返回值是一個(gè)指針
{
int a = 100; // 棧區(qū)
return &a;
} // int a的作用域就是這個(gè){}
int main()
{
int *p = geta(); // 這里得到一個(gè)臨時(shí)棧變量的地址,這個(gè)地址在函數(shù)geta調(diào)用完成之后已經(jīng)無效了
*p = 100;
printf("%d\n", *p);
static int d = 0; // 靜態(tài)區(qū)
int a = 0; // 棧區(qū)
int b = 0;
printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", &a, &b, &c, &d, main);
test(a, b);
return 0;
}
/*
輸出結(jié)果
100
2619740, 2619728, 9404720, 9404724, 9376059
2619512, 2619516
*/
堆使用注意事項(xiàng):
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int *geta() // 錯(cuò)誤,不能將一個(gè)棧變量的地址通過函數(shù)的返回值返回
{
int a = 0;
return &a;
}
int *geta1() // 可以通過函數(shù)的返回值返回一個(gè)堆地址,但記得,一定要free
{
int *p = (int *)malloc(sizeof(int)); // 申請了一個(gè)堆空間
return p;
}
int *geta2() // 合法的,但是記住這里不能用free
{
static int a = 0; // 變量在靜態(tài)區(qū),程序運(yùn)行過程中一直存在
return &a;
}
void getHeap(int *p)
{
printf("p = %p\n", &p);
p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);
} // getHeap執(zhí)行完之后,p就消失了,導(dǎo)致他指向的具體堆空間的地址編號也隨之消失了
// 這里發(fā)生了內(nèi)存泄漏
void getHeap1(int **p)
{
*p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);
} // 這里的操作就是正確的
int main()
{
int *p = NULL;
printf("p = %p\n", &p);
getHeap(p); // 實(shí)參沒有任何改變
getHeap1(&p); // 得到了堆內(nèi)存的地址
printf("p = %d\n", p);
p[0] = 1;
p[1] = 2;
printf("p[0] = %d, p[1] = %d\n", p[0], p[1]);
free(p);
return 0;
}
結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊模式
結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊模式各種情況詳解
#include <stdio.h>
struct A
{
int a; // 此時(shí)結(jié)構(gòu)體占用4個(gè)字節(jié)
char b; // 此時(shí)結(jié)構(gòu)體占用8個(gè)字節(jié)
char c; // 還是8個(gè)字節(jié)
char d; // 還是8個(gè)字節(jié)
char e; // 還是8個(gè)字節(jié)
char f; // 現(xiàn)在是12個(gè)字節(jié)
};
struct B
{
char a; // 1個(gè)字節(jié)
char b; // 2個(gè)字節(jié)
char c; // 3個(gè)字節(jié)
};
struct c
{
char name[10]; // 10個(gè)字節(jié)
char a; // 11個(gè)字節(jié)
// 對于char型數(shù)組來說,會(huì)把數(shù)組每個(gè)元素當(dāng)作一個(gè)char類型
};
struct d
{
int name[10]; // 40個(gè)字節(jié)
char a; // 44個(gè)字節(jié)
char b; // 44個(gè)字節(jié)
};
struct e
{
char a; // 1個(gè)字節(jié)
int b; // 8個(gè)字節(jié)
char c; // 12個(gè)字節(jié)
// 這種寫法內(nèi)存的消耗相比A就會(huì)變大
};
struct f
{
char a; // 1
short b; // 4注意這里short占用的是剩下三個(gè)字節(jié)中的后兩個(gè)
// 內(nèi)存對齊總是以2的倍數(shù)對齊
char c; // 所以此時(shí)是6
int d; // 12
short e; // 16
char f; // 16
};
結(jié)構(gòu)體變相實(shí)現(xiàn)數(shù)組賦值
struct name
{
char array[10];
};
int main()
{
char name1[10] = "name1";
char name2[20] = "name2";
name1 = name2; // 這里是出錯(cuò)的,不能在數(shù)組之間進(jìn)行賦值
struct name a1 = { "hello" };
struct name a2 = { 0 };
a2 = a1; // 這里通過結(jié)構(gòu)體可以賦值的特性變相實(shí)現(xiàn)了數(shù)組的賦值
return 0;
}
結(jié)構(gòu)體內(nèi)存泄漏
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
union A
{
char a;
char *b; // 聯(lián)合體的指針成員要特別注意
};
int main()
{
A a;
a.b = (char *)malloc(10); // b指向了一個(gè)堆的地址
// 如果聯(lián)合體中有指針成員,那么一定要使用完這個(gè)指針,并且free指針之后才能使用其他成員
a.a = 10; // b的值也成了10了
free(b); // 此時(shí)釋放b是錯(cuò)誤的,因?yàn)樵谏厦嬉恍袑進(jìn)行賦值時(shí),已經(jīng)將b的值更改了,這里造成了內(nèi)存泄漏
return 0;
}
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