C语言程序的内存四区模型

1.1 数据类型本质分析

1.1.1 数据类型概念

• “类型”是对数据的抽象
• 类型相同的数据有相同的表示形式、存储格式以及相关的操作
• 程序中使用的所有数据都必定属于某一种数据类型

1.1.2 数据类型的本质

• 数据类型可理解为创建变量的模具：是固定内存大小的别名。
• 数据类型的作用：编译器预算对象（变量）分配的内存空间大小。
• 注意：数据类型只是模具，编译器并没有分配空间，只有根据类型（模具）创建变量（实物），编译器才会分配空间。

#include < stdio.h >


int main(void)
{
    int a = 10; //告诉编译器，分配4个字节的内存
    int b[10];  //告诉编译器，分配4*10 = 40 个字节的内存


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


    //b+1 和 &b+1的结果不一样 （+1 --- > +4; +1 --- > +40）
    //是因为 b 和 &b 所代表的数据类型不一样
    //b  代表数组首元素的地址
    //&b 代表整体数组的地址


    return 0;
}

• b+1 和 &b+1的结果不一样 （+1 ---> +4; +1 ---> +40）
• 是因为 b 和 &b 所代表的数据类型不一样
• b 代表数组首元素的地址
• &b 代表整体数组的地址

1.1.3 数据类型的别名

① 给数据类型起别名

#include < stdio.h >


typedef unsigned int u32;   //给unsigned int类型取别名


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

② 给结构体类型起别名

#include < stdio.h >


#define pi 3.14


////////// 正常使用结构体 //////////
struct People
{
  char name[64];
  int age;
};
//////// 给结构体类型起别名 ////////
typedef struct People_2
{
  char name[64];
  int age;
} people_t;




int main(void)
{
  ////////// 正常使用结构体 ///的初始化///////
  struct People p1;
  //////// 给结构体类型起别名 /的初始化///////
  people_t p2;


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

1.1.4 数据类型之 void

1、函数参数为空，定义函数时，可以用void修饰: int fun(void)

2、函数没有返回值: void fun(void);

3、不能定义vold类型的普通变量， vold a; //err,无法确定类型,不同类型分配空间不一样

4、可以定义vold 变量: * void ; //ok， 32位是4字节，64位是8字节 *

5、数据类型本质：固定内存块大小别名

6、void和万能指针，函数返回值，函数参数

• void的字面意思是“无类型”，void *则为“无类型指针”，void *可以指向任何类型的数据。
• void * memcpy(void *dest, const void *src, size_t len);void指针的意义

7、void指针的意义

• C语言规定只有相同类型的指针才可以相互赋值
• void*指针作为左值用于“接收”任意类型的指针
• void*指针作为右值赋值给其它指针时需要强制类型转换
• int *p1 = NULL;
• char *p2 = (char *)malloc(sizoeof(char)*20);

1.2 变量的本质分析

1.2.1 变量的概念

概念：既能读又能写的内存对象，称为变量。

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

int main(void)
{
int i = 0;

// 通过变量直接操作内存
i = 10;

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

// 通过内存编号间接操作内存
*p = 100;
printf("i = %d, *p = %dn", i, *p);

system("pause");
return 0;
}

1.3 程序的内存四区模型

1.3.1 全局区（全局变量、静态变量（const，constant或final等）、文字常量区）

#include < stdio.h >

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 所指向内存空间的数据
printf("p1:%s , p2:%s \n", p1, p2);

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

return 0;
}

问题：内容一致， 为什么两个指针的地址值也是一样的?

① 程序执行到 int main(void)

② 程序执行到 char *p1 = NULL; char *p2 = NULL;

③ 程序执行到 getStr1() 由于个人原因在全局区中应该为“abcdefg1�”

④ 程序执行到 p1 = getStr1(); 由于个人原因在全局区中应该为“abcdefg1�”

⑤ 程序执行到 p2 = getStr2(); 由于个人原因在全局区中应该为“abcdefg1�”

因为字符变量是一致的，所以并没有重新放在另一个内存区域，用的是同一个。

另注意：

打印p1 p2 所指向内存空间的数据

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 栈区（栈区(stack) :① 由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。② 函数运行时分配，函数结束时释放。由编译器自动分配释放 ，存放为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。）

#include < stdio.h >

char *get_str(void)
{
char str[] = "abcdedsgads"; //str在栈区，字符常量在全局区
printf("在子函数中：str = %sn", str);
return str;
}

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

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

请问打印出来的内容一致吗？为什么不一致？

① 程序执行到 get_str(); 包括第一次打印，到此都是正常的。

② 程序执行到 p = get_str(); 讲数组的首地址赋值给p，到此也是正常的。

③ 程序运行完 p = get_str(); 还未运行 printf("在主函数中：p = %sn",p);时

注意此时的变化：栈区(stack) :① 由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。② 函数运行时分配，函数结束时释放。由编译器自动分配释放 ，存放为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。

④ 程序运行至打印 打印出来了乱码

1.3.3 堆区(heap) : 一般由程序员分配释放(动态内存申请与释放)，若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收。

接着栈所说的内容，我们该如何取出这一串字符呢？

#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("在主函数中：p = %sn",p);
free(p);
p = NULL;
}

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

① 程序运行至 char *p = NULL;

② 程序运行至 get_str(); 中的 char *p1 = NULL;

③ 程序运行至 p1 = (char *)malloc(100);

④ 程序运行到 strcpy(p1,"adsagldsjg1k");

⑤ 程序运行到 p = get_str();

⑥ 程序运行到 printf("在主函数中：p = %sn",p);

⑦ free(p); 只是解除了程序对于堆区地址0x20的使用权，并没有将0x20处的数据清除。

1.4 函数的调用模型

1.5 栈的生长方向和内存存放方向

#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;

}