C語言的內(nèi)存管理知識(shí)介紹

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對(duì)于一個(gè)C語言程序而言，內(nèi)存空間主要由五個(gè)片面組成代碼段.text、數(shù)據(jù)段.data、BSS段.bss，堆和棧組成，其中代碼段，數(shù)據(jù)段和BSS段是編譯的時(shí)候由編譯器調(diào)配的，而堆和棧是程序運(yùn)行的時(shí)候由系統(tǒng)調(diào)配的。布局如下

在上圖中，由編譯器調(diào)配的地址空間都是在連接的時(shí)候調(diào)配的，而運(yùn)行時(shí)調(diào)配的空間是在程序運(yùn)行時(shí)由系統(tǒng)調(diào)配的

BSS段：BSS段（bsssegment）通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量和靜態(tài)變量（這里留神一個(gè)問題：一般的書上都會(huì)說全局變量和靜態(tài)變量是會(huì)自動(dòng)初始化的，那么哪來的未初始化的變量呢？變量的初始化可以分為顯示初始化和隱式初始化，全局變量和靜態(tài)變量假設(shè)程序員自己不初始化的話確實(shí)也會(huì)被初始化，那就是不管什么類型都初始化為0，這種沒有顯示初始化的就是我們這里所說的未初始化。既然都是0那么就沒必要把每個(gè)0都存儲(chǔ)起來，從而節(jié)省磁盤空間，這是BSS的主要作用）的一塊內(nèi)存區(qū)域。BSS是英文BlockStartedbySymbol的簡(jiǎn)稱。BSS段屬于靜態(tài)內(nèi)存調(diào)配。BSS節(jié)不包含任何數(shù)據(jù)，只是簡(jiǎn)樸的維護(hù)開頭和終止的地址，即總大小，以便內(nèi)存區(qū)能在運(yùn)行時(shí)調(diào)配并被有效地清零。BSS節(jié)在應(yīng)用程序的二進(jìn)制映象文件中并不存在，即不占用磁盤空間而只在運(yùn)行的時(shí)候占用內(nèi)存空間，所以假設(shè)全局變量和靜態(tài)變量未初始化那么其可執(zhí)行文件要小好多。

數(shù)據(jù)段：數(shù)據(jù)段（datasegment）通常是指用來存放程序中已初始化的全局變量和靜態(tài)變量的一塊內(nèi)存區(qū)域。數(shù)據(jù)段屬于靜態(tài)內(nèi)存調(diào)配，可以分為只讀數(shù)據(jù)段和讀寫數(shù)據(jù)段。字符串常量等，但一般都是放在只讀數(shù)據(jù)段中。

代碼段：代碼段（codesegment/textsegment）通常是指用來存放程序執(zhí)行代碼的一塊內(nèi)存區(qū)域。這片面區(qū)域的大小在程序運(yùn)行前就已經(jīng)確定，并且內(nèi)存區(qū)域通常屬于只讀,某些架構(gòu)也允許代碼段為可寫，即允許修改程序。在代碼段中，也有可能包含一些只讀的常數(shù)變量，例如字符串常量等，但一般都是放在只讀數(shù)據(jù)段中。

堆（heap）：堆是用于存放進(jìn)程運(yùn)行中被動(dòng)態(tài)調(diào)配的內(nèi)存段，它的大小并不固定，可動(dòng)態(tài)擴(kuò)張或縮減。當(dāng)進(jìn)程調(diào)用malloc等函數(shù)調(diào)配內(nèi)存時(shí)，新調(diào)配的內(nèi)存就被動(dòng)態(tài)添加到堆上（堆被擴(kuò)張）；當(dāng)利用free等函數(shù)釋放內(nèi)存時(shí)，被釋放的內(nèi)存從堆中被剔除（堆被縮減）

棧stack：棧又稱堆棧，是用戶存放程序臨時(shí)創(chuàng)造的局部變量，也就是說我們函數(shù)括弧“”中定義的`變量（但不包括static聲明的變量，static意味著在數(shù)據(jù)段中存放變量）。除此以外，在函數(shù)被調(diào)用時(shí)，其參數(shù)也會(huì)被壓入發(fā)起調(diào)用的進(jìn)程棧中，并且待到調(diào)用終止后，函數(shù)的返回值也會(huì)被存放回棧中。由于棧的先進(jìn)先出特點(diǎn)，所以棧更加便當(dāng)用來保存/恢復(fù)調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)。從這個(gè)意義上講，我們可以把堆?？闯梢粋€(gè)寄放、交換臨時(shí)數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)。留神：?？臻g是向下增長(zhǎng)的，每個(gè)線程有一個(gè)自己的棧，在Linux上默認(rèn)的大小是8M，可以用ulimit查看和修改。

棧系統(tǒng)供給的功能，特點(diǎn)是快速高效，缺點(diǎn)是有限制，數(shù)據(jù)不生動(dòng)；而堆是函數(shù)庫供給的功能，特點(diǎn)是生動(dòng)便當(dāng)，數(shù)據(jù)適應(yīng)面廣泛，但是效率有確定降低。

Note:一般編譯器和操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)來說，對(duì)于虛擬地址空間的最低（從0開頭的幾K）的一段空間是未被映射的，也就是說它在進(jìn)程空間中，但沒有賦予物理地址，不能被訪問。這也就是對(duì)空指針的訪問會(huì)導(dǎo)致cr