c语言五大内存分区

栈区(stack):存放函数形参和局部变量(auto类型),由编译器自动分配和释放

堆区(heap):该区由程序员申请后使用,需要手动释放否则会造成内存泄漏。如果程序员没有手动释放,那么程序结束时可能由OS回收。

全局/静态存储区:存放全局变量和静态变量(包括静态全局变量与静态局部变量),初始化的全局变量和静态局部变量放在一块,未初始化的放在另一块

文字常量区:常量在统一运行被创建,常量区的内存是只读的,程序结束后由系统释放。

程序代码区:存放程序的二进制代码,内存由系统管理

 

“栈”和“堆”的区别:

先从简单的一个例子引出堆和栈:

void function(){
    int *p = (int *)malloc(10*sizeof(int));
}

c语言和python的栈区和堆区 c语言堆和栈_局部变量

 

这是C语言开发学习过程中,必不可免要学习的知识,动态分配一块空间,空间在堆区大小是40字节(32位系统中)。而定义的指针变量p是局部变量,在栈区中 占用4字节空间,用来存放刚刚前面动态分配的空间的首地址。

可以看出,在这一句代码中同时包含了栈和堆,如下图所示。

c语言和python的栈区和堆区 c语言堆和栈_C语言_02

c语言和python的栈区和堆区 c语言堆和栈_局部变量

我们从以下几个方面比较一下堆和栈:

1、存储内容不同

栈:在函数调用时,栈中存放的是函数中各个参数(局部变量)。栈底下是函数调用后的下一条指令。

堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

2、管理方式上不同

栈:由系统自动分配空间,同时系统自动释放空间。例如,声明在函数中一个局部变量“int b“。系统自动在栈中为b开辟空间,当对应的生存周期结束后栈空间自动释放。

堆:需要程序员手动申请并且手动释放,并指明大小。在C语言中malloc函数申请,释放free函数,在C++中new和delete实现。

3、空间大小不同

栈:获取空间较小。在Windows下,一般大小是1M或2M,当剩余栈空间不足时,分配失败overflow。

堆:获得空间根据系统的有效虚拟内存有关,比较灵活,比较大。

4、能否产生碎片不同

栈:不会产生碎片,空间连续。

堆:采用的是链表的存储方式,会产生碎片。

5、生长方向不同

栈:向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。

堆:向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。

6、分配方式不同

栈:有2种分配方式——静态分配和动态分配。静态由编译器完成,例如局部变量;动态由alloca函数实现,并且编译器会进行释放。

堆:都是动态分配的,没有静态分配的堆。

7、分配效率不同

栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。

堆:由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来方便。

 

解决一个问题:

C语言 为什么指针变量在使用前要先初始化?

为什么指针变量在传递之前一定要先初始化?

这样是没问题的

c语言和python的栈区和堆区 c语言堆和栈_局部变量_04

c语言和python的栈区和堆区 c语言堆和栈_局部变量

 但是这样就会异常

c语言和python的栈区和堆区 c语言堆和栈_c语言和python的栈区和堆区_06

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c语言和python的栈区和堆区 c语言堆和栈_c语言和python的栈区和堆区_08

c语言和python的栈区和堆区 c语言堆和栈_局部变量

 

栈区指向堆空间的首地址。

所以在栈中声明的指针,由系统自动分配一个地址,但并没有在堆中开辟内存。

而函数是调用栈地址指向的堆空间的,所以没有和指针建立连接。

而malloc初始化之后,就在堆中开辟了一块内存,用来存储L指针。