5.1.堆、栈、数据区、bss、代码段

一个程序的运行是需要内存的，那么我们平常写的程序的内存都是怎么分配的呢？都是在一起存放？还是分开？按照什么规律呢？

预备知识：

（1）首先我们要知道，内存是真实存在的，内存是一个物理器件。它时由操作系统管理的，我们平常只要使用它就行了，为了方便管理。操作系统提供了很多种机制来管理内存，每一种机制都有其特点。

（2）三种内存来源：栈（stack）、堆（heap）、数据区（data）

（3）我们获取内存的来源就是其中一种，（C语言程序中）

1.什么是栈？

1.1.栈的特点

(1)使用时自动分配，用完自动释放。

#include<stdio.h>
main()
{
int a = 1;
int b = 2;

}

总结：a和b都是局部变量，都是栈内存，自动分配和释放。

(2)栈内存不干净，反复使用。使用完后不会清零，这就是为什么每次分配局部变量若不初始化就是随机值的原因。

int a ;
printf("a = %d\n",a);
//绝对是随机值

(4)临时性:函数不能返回栈变量的指针。局部变量的地址是不能返回的。在一个函数内部分配的局部变量在函数结束时，其内存就已经不存在了。返回其地址是很危险的。

#include<stdio.h>
int * test();
main()
{
int * w;        //局部变量，栈上分配
w = test();
*w = 20;
}

int* test()
{
int a = 10;     /局部变量，栈上分配  局部变量，作用域为test函数，生命周期为test函数从执行到执行完毕
int *p = &a;
return p;
}

分析：

(1)test函数能不能返回p的值？

test函数中的a和p都是局部变量，作用域为test函数，生命周期为test函数从执行到执行完毕，当test函数执行完后，为a和p分配的栈上的内存已经释放了。也就是说，原来分配的地址已经不能在被a和p使用了。这里可以返回p的值，只是没有意义了，而是很危险的行为。

(2)能不能通过 *w = 20？

能访问，但可能会出错，原a的内存已经被释放，原来的地址已经不再属于a，这时候就会使程序崩溃。访问了不属于它的地址。

(3)数组越界问题 （栈溢出）

main()
{
int arr[5];     //局部变量，栈上分配

arr[10] = 100;
}

给arr数组分配了5个地址空间，非要去访问第11个空间，不是你家，你非要进，绝对会打你的。

2.什么是堆？

(1)操作系统堆管理器管理。堆管理器是操作系统的一个模块

(2)大块内存，分配自如。按需分配。

(3)堆内存手动分配&释放，malloc，free

(4)脏内存。堆内存也是反复使用的，而且使用者用完之前不会清零，因此也是脏的。堆管理器不会去清零堆内存，下一个使用的变量才去清零。

(5)堆内存。从分配到释放一直属于我这个进程，之前或者之后都不可以再访问。

//堆内存的使用范例

main()
{
int*p=(int *)malloc(1000*sizeof(int));
}
//使用malloc()分配的内存是在堆上分配的
//这里的p仍旧是栈上分配，p是一个指针。该指针指向的内存是堆内存。（4000个字节的首四个字节）

3.数据区

（1）数据段：(也被称作数据区、静态数据区、静态区)程序运行所需要的数据存放在这，比如函数执行过程中调用的一些变量(全局变量)，产生的一些数据。注意：全局变量才算是程序的数据，局部变量算是函数的数据，局部变量不是程序的数据。 局部变量属于栈管理，在栈分配。

（2）bss段

bss段：(也叫ZI段，zero initial 段，bss段的特点就是被初始化为0，bss段本质上也是数据段，bss段就是被初始化为0的数据段)

总结：(1)全局变量初始化为非0，存放在数据段。

static修饰的局部变量存放到数据段

(2)全局变量 未初始化 或 初始化为0，存放在bss段

(3)bss段是数据区的一部分

4.代码段

就是存放代码的地方，需要注意的是像char *p=”linux”;这样的也会被分配的代码段，代码段的东西时不可以被修改的。

接下来我们看一个程序，具体分析，每一个变量存放在哪里

#include<stdio.h>

int test1 = 250 //全局变量，数据区
int test2 = 0   //初始化为0的全局变量，数据区的bss段
int test3       //未初始化全局变量，数据区的bss段

char * display();//代码段

void main()
{

int ok1 = 1;    /*  局部变量
int ok2 = 0;        栈上分配
int ok3;        */

int * pre;      //局部变量指针，栈上分配
pre = display();

}

int * display();
{
char * word = "he is goudan";
//代码段

int * re = (int*)malloc(100*sizeof(int));
//re指针在栈分配
//re指针指向的是内存在堆上分配
//当display()函数执行完毕后，re指针本身地址被释放，
//re所指向的堆内存依旧存在（若未保留该指针则内存泄漏）
return re;
}

总结：

（1）程序经过编译后，分成不同的段，程序就是由好多个段组成的。数据段，代码段，bss段。

（2）全局变量才属于程序的数据，局部变量属于函数的数据。

（3）有些特殊数据会放在代码段，像字符串。