C语言-基础语法（九）：内存管理【内存操作函数：memset()、memcpy()、memmove()、memcmp()】【堆区内存分配：malloc(size) 】【堆区内存释放：free(p)】

桃扇骨 2023-09-28 09:16 114阅读 0赞

## 一、内存分区（程序加载到内存前） ##

C代码经过预处理、编译、汇编、链接4步后生成一个可执行程序。

程序是一个普通的可执行文件，以下列出一个二进制可执行文件的基本情况：  
![在这里插入图片描述][81b74ef56e0a400f9c9ed968159bc198.png_pic_center]  
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，可执行程序内部已经分好3段信息，分别为3 个部分：

*  代码区（text）；
 *  数据区（data）；
 *  未初始化数据区（bss）；

有些人直接把data和bss合起来叫做**静态区**或**全局区**。

### 1、代码区 ###

存放 CPU 执行的机器指令。通常代码区是可共享的（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。代码区通常是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令。另外，代码区还规划了局部变量的相关信息。

### 2、data段（全局初始化数据区/静态数据区） ###

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局部静态变量）和常量数据（如字符串常量）。

### 3、bss 区（未初始化数据区） ###

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为 0 或者空（NULL）。

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。

## 二、内存分区（程序加载到内存后） ##

然后，运行可执行程序，系统把程序加载到内存，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。

![在这里插入图片描述][282281ac85fb4dc8893cf88d06dbc460.png_pic_center]

### 1、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。

### 2、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）的生存周期为整个程序运行过程。

### 3、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，文字常量(只读)）的数据的生存周期为整个程序运行过程。

### 4、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。

### 5、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，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收。

## 三、存储类型总结 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>类型</th> 
   <th>作用域</th> 
   <th>生命周期</th> 
   <th>存储位置</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>auto变量</td> 
   <td>一对{}内</td> 
   <td>当前函数</td> 
   <td>栈区</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static局部变量</td> 
   <td>一对{}内</td> 
   <td>整个程序运行期</td> 
   <td>初始化在data段，未初始化在BSS段</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>extern变量</td> 
   <td>整个程序</td> 
   <td>整个程序运行期</td> 
   <td>初始化在data段，未初始化在BSS段</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static全局变量</td> 
   <td>当前文件</td> 
   <td>整个程序运行期</td> 
   <td>初始化在data段，未初始化在BSS段</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>extern函数</td> 
   <td>整个程序</td> 
   <td>整个程序运行期</td> 
   <td>代码区</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>static函数</td> 
   <td>当前文件</td> 
   <td>整个程序运行期</td> 
   <td>代码区</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>register变量</td> 
   <td>一对{}内</td> 
   <td>当前函数</td> 
   <td>运行时存储在CPU寄存器</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>字符串常量</td> 
   <td>当前文件</td> 
   <td>整个程序运行期</td> 
   <td>data段</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int e;
    static int f;
    int g = 10;
    static int h = 10;
    
    int main() {
       
        
        int a;
        int b = 10;
        static int c;
        static int d = 10;
        char *i = "test";
        char *k = NULL;
    
        printf("&a\t %p\t //局部未初始化变量\n", &a);
        printf("&b\t %p\t //局部初始化变量\n", &b);
    
        printf("&c\t %p\t //静态局部未初始化变量\n", &c);
        printf("&d\t %p\t //静态局部初始化变量\n", &d);
    
        printf("&e\t %p\t //全局未初始化变量\n", &e);
        printf("&f\t %p\t //全局静态未初始化变量\n", &f);
    
        printf("&g\t %p\t //全局初始化变量\n", &g);
        printf("&h\t %p\t //全局静态初始化变量\n", &h);
    
        printf("i\t %p\t //只读数据(文字常量区)\n", i);
    
        k = (char *) malloc(10);
        printf("k\t %p\t //动态分配的内存\n", k);
    
        return 0;
    }

打印结果：

&a       00000079259ff8cc        //局部未初始化变量
    &b       00000079259ff8c8        //局部初始化变量
    &c       00007ff7f8ecd048        //静态局部未初始化变量
    &d       00007ff7f8ec9018        //静态局部初始化变量
    &e       00007ff7f8ecd040        //全局未初始化变量
    &f       00007ff7f8ecd044        //全局静态未初始化变量
    &g       00007ff7f8ec9010        //全局初始化变量
    &h       00007ff7f8ec9014        //全局静态初始化变量
    i        00007ff7f8eca000        //只读数据(文字常量区)
    k        0000019bdc471420        //动态分配的内存
    
    Process finished with exit code 0

## 四、内存操作函数 ##

### 1、memset() ###

[81b74ef56e0a400f9c9ed968159bc198.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/81b74ef56e0a400f9c9ed968159bc198.png#pic_center
[282281ac85fb4dc8893cf88d06dbc460.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/282281ac85fb4dc8893cf88d06dbc460.png#pic_center