C语言提高之深入理解内存四区

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数组与指针

当数组做函数参数的时候，会退化为一个指针
此时在函数内是得不到数组大小的

因此，数组做函数参数的时候需要传递数组大小，也就是多传递一个参数

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void func(int arr[], int num)
{
    ···
}

若存在以上函数，c/c++编译器在编译的时候，会将数组优化为一个指针，指向数组的首地址，因此无法通过sizeof获得数组大小
以下可看作是c/c++编译器的优化过程
int a[10] => int a[] => int *p

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void func(int *p, int num)
{
    ···
}

实参与形参

在函数调用的时候，实参的值机械的传递给形参
形参：

  • 写在函数里面和函数上边，对C/C++编译器没有区别
  • 写在函数上边多了对外属性
  • 入栈时候从右至左入栈

数据类型的本质


按照上图，数据类型又可分为简单数据类型和复杂数据类型
简单数据类型和复杂数据类型的处理方式不一样
在处理复杂数据类型的时候，不能按照简单数据类型的处理方式去处理
例如，存在 int a[10] 数组，那么 &a 的值和 a 的值相同，但是 &a + 1 和 a + 1 的值却不相同，原因是前者代表的是一个数组地址，后者代表的是一个元素地址，前者加一，指出数组，而后者加一则是相当于指向下一个元素的地址，前者移动 sizeof(a) 字节，后者移动 sizeof(int) 字节
C语言规定数组名代表数组首元素地址，&a代表整个数组
数据类型的本质就是告诉编译器开辟内存的大小，就是一个指明开辟内存大小的说明性标签，也就是创建变量的模具，是固定内存大小的别名

数据类型的大小和别名

在C语言中，专门有一个操作符sizeof用来得到数据类型的大小，其大小在编译时候便已经确定
由于数据类型只是一个标识，故可以使用typedef定义别名

变量的本质

既能读又能写的内存对象，称为变量；若一旦初始化后不能修改的对象则称为常量
变量本质：（一段连续）内存空间的别名，标号

  • 程序通过变量来申请和命名内存空间
  • 通过变量名访问内存空间
    由于变量的本质就是内存空间的别名，故要修改变量的值，无外乎就两种方式
  • 直接：通过变量名，也就是别名修改
  • 间接：内存有地址编号，拿到地址编号也可以修改内存
  • 引用修改（C++）
    变量三要素(名称、大小、作用域)
  1. 对内存可读可写
  2. 通过变量向内存中读写数据，而不是像变量读写数据
  3. 向变量代表的数据空间读写数据

数据类型和变量的关系

C语言规定：通过数据类型，定义变量

内存四区


流程说明

  1. 操作系统把物理硬盘代码load到内存
  2. 操作系统把c代码分成四个区
  3. 操作系统找到main函数入口执行
区块 作用
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
堆区（heap） 一般由程序员分配释放（动态内存申请与释放），若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收
全局区（静态区）（static） 全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，该区域在程序结束后由操作系统释放
常量区 字符串常量和其他常量的存储位置，程序结束后由操作系统释放
程序代码区 存放函数体的二进制代码

函数调用模型

main()调用fa()，fa()调用fb()

主调函数分配的内存，可以在被调函数中使用（指针做函数参数）
在fa()，fb()中分配的内存，如果实在栈区，不可在main()中调用，如果在堆区，全局区，可以在main()中调用，注意内存的释放问题
在被调用的函数中malloc的内存，首地址传递给调用函数有两种方法

  1. return
  2. 指针做函数参数

内存四区和函数调用变量传递

一个单进程主程序有n个函数组成，C++编译器只会分配一个堆区，一个栈区

堆栈属性说明

栈(stack)：向下生长
堆(heap)：向上生长
Heap、stack生长方向和内存存放方向是两个不同概念

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