C語(yǔ)言程序的內(nèi)存四區(qū)模型

1.1 數(shù)據(jù)類型本質(zhì)分析

1.1.1 數(shù)據(jù)類型概念

“類型”是對(duì)數(shù)據(jù)的抽象
類型相同的數(shù)據(jù)有相同的表示形式、存儲(chǔ)格式以及相關(guān)的操作
程序中使用的所有數(shù)據(jù)都必定屬于某一種數(shù)據(jù)類型

1.1.2 數(shù)據(jù)類型的本質(zhì)

數(shù)據(jù)類型可理解為創(chuàng)建變量的模具：是固定內(nèi)存大小的別名。
數(shù)據(jù)類型的作用：編譯器預(yù)算對(duì)象（變量）分配的內(nèi)存空間大小。
注意：數(shù)據(jù)類型只是模具，編譯器并沒(méi)有分配空間，只有根據(jù)類型（模具）創(chuàng)建變量（實(shí)物），編譯器才會(huì)分配空間。

#include < stdio.h >


int main(void)
{
    int a = 10; //告訴編譯器，分配4個(gè)字節(jié)的內(nèi)存
    int b[10];  //告訴編譯器，分配4*10 = 40 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存


    printf("b:%p, b+1: %p, &b:%p, &b+1: %pn", b, b + 1, &b, &b + 1);


    //b+1 和 &b+1的結(jié)果不一樣 （+1 --- > +4; +1 --- > +40）
    //是因?yàn)?b 和 &b 所代表的數(shù)據(jù)類型不一樣
    //b  代表數(shù)組首元素的地址
    //&b 代表整體數(shù)組的地址


    return 0;
}

b+1 和 &b+1的結(jié)果不一樣（+1 ---> +4; +1 ---> +40）
是因?yàn)?b 和 &b 所代表的數(shù)據(jù)類型不一樣
b 代表數(shù)組首元素的地址
&b 代表整體數(shù)組的地址

1.1.3 數(shù)據(jù)類型的別名

① 給數(shù)據(jù)類型起別名

#include < stdio.h >


typedef unsigned int u32;   //給unsigned int類型取別名


int main(void)
{
    u32 a;         
    a = 10;                 
    return 0;                   
}

② 給結(jié)構(gòu)體類型起別名

#include < stdio.h >


#define pi 3.14


////////// 正常使用結(jié)構(gòu)體 //////////
struct People
{
  char name[64];
  int age;
};
//////// 給結(jié)構(gòu)體類型起別名 ////////
typedef struct People_2
{
  char name[64];
  int age;
} people_t;




int main(void)
{
  ////////// 正常使用結(jié)構(gòu)體 ///的初始化///////
  struct People p1;
  //////// 給結(jié)構(gòu)體類型起別名 /的初始化///////
  people_t p2;


  p1.age = 10;
  p2.age = 11;
 
  return 0;
}

1.1.4 數(shù)據(jù)類型之 void

1、函數(shù)參數(shù)為空，定義函數(shù)時(shí)，可以用void修飾: int fun(void)

2、函數(shù)沒(méi)有返回值: void fun(void);

3、不能定義vold類型的普通變量， vold a; //err,無(wú)法確定類型,不同類型分配空間不一樣

4、可以定義vold 變量: * void ; //ok， 32位是4字節(jié)，64位是8字節(jié) *

5、數(shù)據(jù)類型本質(zhì)：固定內(nèi)存塊大小別名

6、void和萬(wàn)能指針，函數(shù)返回值，函數(shù)參數(shù)

void的字面意思是“無(wú)類型”，void *則為“無(wú)類型指針”，void *可以指向任何類型的數(shù)據(jù)。
void * memcpy(void *dest, const void *src, size_t len);void指針的意義

7、void指針的意義

C語(yǔ)言規(guī)定只有相同類型的指針才可以相互賦值
void*指針作為左值用于“接收”任意類型的指針
void*指針作為右值賦值給其它指針時(shí)需要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
int *p1 = NULL;
char *p2 = (char *)malloc(sizoeof(char)*20);

1.2 變量的本質(zhì)分析

1.2.1 變量的概念

概念：既能讀又能寫的內(nèi)存對(duì)象，稱為變量。

#include < stdio.h >
#include < stdlib.h >

int main(void)
{
int i = 0;

// 通過(guò)變量直接操作內(nèi)存
i = 10;

int *p = &i;
printf("&i:%dn", &i);
printf("p:%dn", p);

// 通過(guò)內(nèi)存編號(hào)間接操作內(nèi)存
*p = 100;
printf("i = %d, *p = %dn", i, *p);

system("pause");
return 0;
}

1.3 程序的內(nèi)存四區(qū)模型

1.3.1 全局區(qū)（全局變量、靜態(tài)變量（const，constant或final等）、文字常量區(qū)）

#include 

char * getStr1()
{
char *p1 = "abcdefg2";
return p1;
}
char *getStr2()
{
char *p2 = "abcdefg2";
return p2;
}
int main(void)
{
char *p1 = NULL;
char *p2 = NULL;
p1 = getStr1();
p2 = getStr2();

//打印p1 p2 所指向內(nèi)存空間的數(shù)據(jù)
printf("p1:%s , p2:%s \n", p1, p2);

//打印p1 p2 的值
printf("p1:%p , p2:%p \n", p1, p2);

return 0;
}

問(wèn)題：內(nèi)容一致，為什么兩個(gè)指針的地址值也是一樣的?

① 程序執(zhí)行到 int main(void)

② 程序執(zhí)行到 char *p1 = NULL; char *p2 = NULL;

③ 程序執(zhí)行到 getStr1() 由于個(gè)人原因在全局區(qū)中應(yīng)該為“abcdefg1?”

④ 程序執(zhí)行到 p1 = getStr1(); 由于個(gè)人原因在全局區(qū)中應(yīng)該為“abcdefg1?”

⑤ 程序執(zhí)行到 p2 = getStr2(); 由于個(gè)人原因在全局區(qū)中應(yīng)該為“abcdefg1?”

因?yàn)樽址兞渴且恢碌?，所以并沒(méi)有重新放在另一個(gè)內(nèi)存區(qū)域，用的是同一個(gè)。

另注意：

打印p1 p2 所指向內(nèi)存空間的數(shù)據(jù)

printf("p1:%s , p2:%s n", p1, p2);

打印p1 p2 的值

printf("p1:%p , p2:%p n", p1, p2);

1.3.2 棧區(qū)（棧區(qū)(stack) :① 由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。② 函數(shù)運(yùn)行時(shí)分配，函數(shù)結(jié)束時(shí)釋放。由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放為運(yùn)行函數(shù)而分配的局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回?cái)?shù)據(jù)、返回地址等。）

#include < stdio.h >

char *get_str(void)
{
char str[] = "abcdedsgads"; //str在棧區(qū)，字符常量在全局區(qū)
printf("在子函數(shù)中：str = %sn", str);
return str;
}

int main(vo1d)
{
char *p = NULL;

p = get_str();
printf("在主函數(shù)中：p = %sn",p);
printf("n");
system("pause");
return 0;
}

請(qǐng)問(wèn)打印出來(lái)的內(nèi)容一致嗎？為什么不一致？

① 程序執(zhí)行到 get_str(); 包括第一次打印，到此都是正常的。

② 程序執(zhí)行到 p = get_str(); 講數(shù)組的首地址賦值給p，到此也是正常的。

③ 程序運(yùn)行完 p = get_str(); 還未運(yùn)行 printf("在主函數(shù)中：p = %sn",p);時(shí)

注意此時(shí)的變化：棧區(qū)(stack) :① 由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。② 函數(shù)運(yùn)行時(shí)分配，函數(shù)結(jié)束時(shí)釋放。由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放為運(yùn)行函數(shù)而分配的局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回?cái)?shù)據(jù)、返回地址等。

④ 程序運(yùn)行至打印打印出來(lái)了亂碼

1.3.3 堆區(qū)(heap) : 一般由程序員分配釋放(動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)與釋放)，若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由操作系統(tǒng)回收。

接著棧所說(shuō)的內(nèi)容，我們?cè)撊绾稳〕鲞@一串字符呢？

#include < stdio.h >
#include < String.h >

char *get_str(void)
{
char *p1 = NULL;

p1 = (char *)malloc(100);

if (p1 == NULL)
{
return NULL;
}
strcpy

(p1,"adsagldsjg1k");
return p1;
}

int main(vo1d)
{

char *p = NULL;

p = get_str();
if (p != NULL)
{
printf("在主函數(shù)中：p = %sn",p);
free(p);
p = NULL;
}

printf("n");
system("pause");
return 0;
}

① 程序運(yùn)行至 char *p = NULL;

② 程序運(yùn)行至 get_str(); 中的 char *p1 = NULL;

③ 程序運(yùn)行至 p1 = (char *)malloc(100);

④ 程序運(yùn)行到 strcpy(p1,"adsagldsjg1k");

⑤ 程序運(yùn)行到 p = get_str();

⑥ 程序運(yùn)行到 printf("在主函數(shù)中：p = %sn",p);

⑦ free(p); 只是解除了程序?qū)τ诙褏^(qū)地址0x20的使用權(quán)，并沒(méi)有將0x20處的數(shù)據(jù)清除。

1.4 函數(shù)的調(diào)用模型

1.5 棧的生長(zhǎng)方向和內(nèi)存存放方向

#include < stdio.h >

int main(void)
{
int a;
int b;

char buf[4];

printf("&a: %pn", &a);
printf("&b: %pn", &b);

printf("buf的地址 : %pn", &buf[0]);
printf("buf+1地址: %p n", &buf[1]);

return 0;

}