【C语言复习（二十四）】C语言程序内存结构总结

详细资料请参考：

【C语言复习（二十一）】C语言程序的存储区域

【C语言复习（二十二）】C语言程序的内存段

【C语言复习（二十三）】C语言程序中段的使用

根据前三篇文章的介绍，这里做一个简单的总结

1、三国天下

一个C语言程序在运行时，内存结构分为：全局静态区、动态区；动态区又包括：堆区、栈区；

全局静态区：程序运行过程中始终存在，运行结束后由操作系统释放，全局静态区里的大部分内存段在编译链接后产生，只有一个例外，是在程序初始化时开辟；

动态区：

程序运行过程中，由程序动态分配和释放的区域；

堆区：使用malloc函数申请的空间位于此内存区，使用后需要调用free函数释放，否则发生内存泄露等问题；

栈区：程序函数内部中使用的变量、函数的参数、函数的返回值将存储在此内存区，由编译器自动分配和释放；

全局静态区：

全局静态区又分为：只读数据区、读写数据区

只读数据区又分为：代码段、只读数据段

只读数据段：只读全局量、只读局部量、程序中使用的常量

读写数据区：已初始化数据段、未初始化数据段

已初始化数据段：已初始化全局（静态）变量、已初始化局部静态变量

2、程序中的栈区

栈中保存了一个函数调用所需的所有维护信息

函数参数、函数返回值

局部变量

函数调用上下文

如图：



在整个程序运行期间，首先进入main函数，然后调用其他函数时，程序的运行流程转出，并依次开辟如图的栈空间，因为调用完函数后还需返回原位置继续执行main函数，因此会记录返回地址，ebp为基址指针，它保存的值是上一个ebp的值，整个被调用的函数所需栈空间分配完成后，栈顶指针esp会指向栈顶，被调用函数运行结束后，栈顶指针会返回刚刚调用函数的流程转出处，这就依赖于ebp指针向前读取一个字节，然后赋给esp，这样栈顶就回到流程转出处了，接着ebp读取old ebp的值，返回上一个函数的ebp位置，这样一个函数调用流程结束。

3、程序中的堆

栈上的数据在函数调用返回后就会被释放掉，无法传递到函数外部，如：函数局部变量，因此才有了堆

堆是程序运行时一块巨大的内存空间，可由程序自由使用；

堆中被程序申请使用的内存在程序主动释放前将一直有效；

堆空间的使用需要申请，使用完后应该及时释放；

4、系统对堆空间的管理方式

基本的管理方式大概有：空闲链表法，位图法，对象池法等等

这里仅仅简单介绍一下空闲链表法：



比如当前想要申请一个4直接的空间，然后系统会根据链表去查询哪一个空间比较符合4字节，这里查找到了一个5字节的空间，然后系统就会把这个空间的起始地址返回给程序，这就是为什么有时候申请的堆空间比我们想要的大一点的原因。

5、静态存储区

程序静态存储区随着程序的运行而分配空间，直到程序运行结束；

在程序的编译期静态存储区的大小就已经确定；

程序的静态存储区主要用于保存程序中的全局变量和静态变量；

与堆和栈不同，静态存储区的信息最终会保存到可执行程序中；

6、小结

堆、栈和静态存储区是C语言程序涉及的三个基本存储区；

栈区主要用于函数调用的使用；

堆区主要是用于内存的动态申请和归还；

静态存储区用于保存全局变量和静态变量；