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淺談C記憶體分配1

關於C語言記憶體方面的話題要真說起來的話那恐怕就沒頭了,所以本文僅僅是一個淺談。
關於記憶體問題不同平臺之間有一定的區別。本文所指的平臺是x86的Linux平臺
用C語言做程式(其實其他語言也一樣),不僅要熟悉語法,其實很多相關的背景知識也很重要。在學習和研究C語言中記憶體分配的問題前,首先要了解一下Linux分配給程序(執行中的程式)的地址空間是什麼樣的。
總的來說有3個段,即程式碼段,資料段和堆疊段(學過彙編的朋友一定很熟悉了)。程式碼段就是儲存程式文字的,所以有時候也叫做文字段,指令指標中的指令就是 從這裡取得。這個段一般是可以被共享的,比如你在Linux開了2個Vi來編輯文字,那麼一般來說這兩個Vi是共享一個程式碼段的,但是資料段不同(這點有 點類似C++中類的不同物件共享相同成員函式)。資料段是儲存資料用的,還可以分成初始化為非零的資料區,BSS,和堆(Heap)三個區域。初始化非零 資料區域一般存放靜態非零資料和全域性的非零資料。BSS是Block Started by Symbol的縮寫,原本是組合語言中的術語。該區域主要存放未初始化的全域性資料和靜態資料。還有就是堆了,這個區域是給動態分配記憶體是使用的,也就是用malloc等函式分配的記憶體就是在這個區域裡的。它的地址是向上增長的。最後一個堆疊段(注意,堆疊是Stack,堆是Heap,不是同一個東西),堆 棧可太重要了,這裡存放著區域性變數和函式引數等資料。例如遞迴演算法就是靠棧實現的。棧的地址是向下增長的。具體如下:
========高地址 =======
程式棧 堆疊段
向下增長
“空洞” =======
向上增長

------ 資料段
BSS
------
非零資料
=========低地址 =======
========= =======
程式碼 程式碼段
========= =======
需要注意的是,程式碼段和資料段之間有明確的分隔,但是資料段和堆疊段之間沒有,而且棧是向下增長,堆是向上增長的,因此理論上來說堆和棧會“增長到一起”,但是作業系統會防止這樣的錯誤發生,所以不用過分擔心。
有了以上理論做鋪墊,下面就說動態記憶體的分配。上面說了,動態記憶體空間是在堆中分配的。實現動態分配的也就是下面幾個函式:
stdlib.h :
void *malloc(size_t size);
void *calloc(size_t nmemb, size_t size);
void *realloc(void *ptr, size_t size);
void free(void *ptr);
一個一個說吧。malloc就是分配一個size大小的記憶體空間,並且用一個void型別的指標指向這個空間,然後返回這個指標。也就是說,malloc返回了一個指向size大小的空間的void型別的指標,如果要使用這個空間,還得把void*型別轉換成一個你需要的型別,比如int*之類。calloc和malloc基本一樣,不同的是有兩點,一是calloc分配的空間大小是由nmemb*size決定的,也就是說nmemb是條目個數, 而size可以看成是條目的大小,計算總空間任務由calloc去做。二是calloc返回的空間都用0填充,而malloc則不確定記憶體中會有什麼東 西。realloc是用來改變已經分配的空間的大小。指標ptr是void型別的,它應該指向一個需要重新分配大小的空間,而size引數則是重新分配之 後的整個空間大小,而不是增加的大小。同樣,返回的是一個指向新空間的指標。free用來釋放由上面3個函式分配的空間,其引數就是指向某空間的指標。
基本就這些了,這些都是比較基礎的話題,高階話題和細節問題還有很多,這裡就不進行說明
了,有機會我會繼續總結一番的