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C语言的内存分配.docx

上传人:rsqcpza 2021/3/8 文件大小:72 KB

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C语言的内存分配.docx

文档介绍

文档介绍:在任何程序设计环境及语言中,内存管理都十分重要。在目前的计算机系统或嵌入式系统中,内存资源仍然是有限的。因此在程序设计中,有效地管理内存资源是程序员首先考虑的问题。
第1节主要介绍内存管理基本概念,重点介绍C程序中内存的分配,以及C语言编译后的可执行程序的存储结构和运行结构,同时还介绍了堆空间和栈空间的用途及区别。
第2节主要介绍C语言中内存分配及释放函数、函数的功能,以及如何调用这些函数申请/释放内存空间及其注意事项。
内存管理基本概念
 C程序内存分配
1.C程序结构
下面列出C语言可执行程序的基本情况(Linux )。
[******@localhost Ctest]# ls test -l     //test为一个可执行程序
-rwxr-xr-x  1 root root 4868 Mar 26 08:10 test
[******@localhost Ctest]# file test //此文件基本情况
test: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV),
for GNU/Linux , dynamically linked (uses shared libs), not stripped
[******@localhost Ctest]# size test  //此二进制可执行文件结构情况
//代码区静态数据/全局初始化数据区 未初始化数据区 十进制总和 十六进制总和 文件名
text   data         bss    dec    hex filename
906    284          4    1194    4aa test
可以看出,此可执行程序在存储时(没有调入到内存)分为代码区(text)、数据区(data)和未初始化数据区(bss)3个部分。
(1)代码区(text segment)。存放CPU执行的机器指令(machine instructions)。通常,代码区是可共享的(即另外的执行程序可以调用它),因为对于频繁被执行的程序,只需要在内存中有一份代码即可。代码区通常是只读的,使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令。另外,代码区还规划了局部变量的相关信息。
(2)全局初始化数据区/静态数据区(initialized data segment/data segment)。该区包含了在程序中明确被初始化的全局变量、静态变量(包括全局静态变量和局部静态变量)和常量数据(如字符串常量)。例如,一个不在任何函数内的声明(全局数据):
int   maxcount = 99;
使得变量maxcount根据其初始值被存储到初始化数据区中。
static mincount=100;
这声明了一个静态数据,如果是在任何函数体外声明,则表示其为一个全局静态变量,如果在函数体内(局部),则表示其为一个局部静态变量。另外,如果在函数名前加上static,则表示此函数只能在当前文件中被调用。
(3)未初始化数据区。亦称BSS区(uninitialized data segment),存入的是全局未初始化变量。BSS这个叫法是根据一个早期的汇编运算符而来,这个汇编运算符标志着一个块的开始。BSS区的数据在程序开始执行之前被内核初始化为0或者空指针(NULL)。例如一个不在任何函数内的声明:
long  sum[1000];
将变量sum存储到未初始化数据区。
图3-1所示为可执行代码存储时结构和运行时结构的对照图。一个正在运行着的C编译程序占用的内存分为代码区、初始化数据区、未初始化数据区、堆区和栈区5个部分。
(点击查看大图)图3-1 C程序的内存布局
(1)代码区(text segment)。代码区指令根据程序设计流程依次执行,对于顺序指令,则只会执行一次(每个进程),如果反复,则需要使用跳转指令,如果进行递归,则需要借助栈来实现。
代码区的指令中包括操作码和要操作的对象(或对象地址引用)。如果是立即数(即具体的数值,如5),将直接包含在代码中;如果是局部数据,将在栈区分配空间,然后引用该数据地址;如果是BSS区和数据区,在代码中同样将引用该数据地址。
(2)全局初始化数据区/静态数据区(Data Segment)。只初始化一次。
(3)未初始化数据区(BSS)。在运行时改变其值。
(4)栈区(stack)。由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。每当一个函数被调用,该函数返回地址和一些关于调用的信息,比如某些寄存器的内容,被存储到栈区。然后这个被调用的