一、程序中的棧

• 棧是現(xiàn)代計算機程序里最為重要的概念之一
• 棧在程序中用于維護函數(shù)調(diào)用上下文
• 函數(shù)中的參數(shù)和局部變量存儲在棧上

 棧保存了一個函數(shù)調(diào)用所需的維護信息

• 參數(shù)
• 返回地址
• 局部變量
• 調(diào)用上下文

二、函數(shù)的調(diào)用過程

每次函數(shù)調(diào)用都對應(yīng)著一個棧上的活動記錄

• 調(diào)用函數(shù)的活動記錄位于棧的中部
• 被調(diào)函數(shù)的活動記錄位于棧的頂部

三、函數(shù)調(diào)用的棧變化

從main() 開始運行

 main() 調(diào)用 f()

 當從 f() 調(diào)用中返回 main()

四、函數(shù)調(diào)用棧上的數(shù)據(jù)

• 函數(shù)調(diào)用時，對應(yīng)的?？臻g在函數(shù)返回前是專用的
• 函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，?？臻g將被釋放，數(shù)據(jù)不再有效

        下面看一個指向棧數(shù)據(jù)的指針： 

#include <stdio.h>
 
int* g()
{
    int a[10] = {0};
    return a;
}
 
void f()
{
    int i = 0;
    int b[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    int *pointer = g();
    
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        b[i] = pointer[i];
    }
    for(i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d\n", b[i]);
    } 
}
 
int main()
{
    f();
    return 0;
}

         輸出結(jié)果如下：

        如果把 

        for (i = 0; i < 10; i++)

       {

                b[i] = pointer[i];

       }

        注釋了，直接打印 pointer[i] 里面的數(shù)據(jù)，如下：

#include <stdio.h>
 
int* g()
{
    int a[10] = {0};
    return a;
}
 
void f()
{
    int i = 0;
    int b[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    int *pointer = g();
    /*
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        b[i] = pointer[i];
    }
    */
    for(i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d\n", pointer[i]);
    } 
}
 
int main()
{
    f();
    return 0;
}

        輸出結(jié)果如下：

         為什么直接打印 pointer[i] 里面的值會是這樣呢？因為 pointer 指向的空間是?？臻g，?？臻g在 g() 函數(shù)返回之后，活動記錄就被釋放了。被釋放后調(diào)用 printf 函數(shù)，printf 函數(shù)需要在棧上面建立一個活動記錄。這個活動記錄就會有 printf 函數(shù)的參數(shù)信息和返回值等，所以 pointer 所指向的內(nèi)存里面的數(shù)據(jù)由于 printf 函數(shù)的調(diào)用被改變了。因此，不能返回局部變量的地址，不能返回局部數(shù)組的數(shù)組名。

五、程序中的堆

• 堆是程序中一塊預(yù)留的內(nèi)存空間，可由程序自由使用
• 堆中被程序申請使用的內(nèi)存在被主動釋放前將一直有效

        為什么有了棧還需要堆?

        答：棧上的數(shù)據(jù)在函數(shù)返回后就會被釋放掉，無法傳遞到函數(shù)外部，如：局部數(shù)組

C語言程序中通過庫函數(shù)的調(diào)用獲得堆空間

• 頭文件：malloc.h
• malloc -- 以字節(jié)的方式動態(tài)申請堆空間
• free -- 將堆空間歸還給系統(tǒng)

系統(tǒng)對堆空間的管理方式

空閑鏈表法，位圖法，對象池法等等

        以 int* p = (int*)malloc(sizeof(int)); 為例，要申請 4 個字節(jié)的大小，遍歷之后發(fā)現(xiàn)跟 5 Bytes 這個節(jié)點最接近，找到一個可以用的單元之后，就將這個單元的地址返還給了 p 指針。以前也提過使用 malloc 申請內(nèi)存空間時返回的內(nèi)存空間可能比申請的實際內(nèi)存空間要大一點點，原因就是在空閑鏈表管理堆空間這樣的系統(tǒng)里面，它會找最近的那個，找到后的一般都大于等于所需要的內(nèi)存空間，假如 5 Bytes 這個節(jié)點下所有的空閑內(nèi)存單元都用完的話，就會找 12 Bytes 節(jié)點下的內(nèi)存單元，這樣malloc 返回的內(nèi)存空間就有可能比自己實際申請的內(nèi)存空間要大。

六、程序中的靜態(tài)存儲區(qū)

• 靜態(tài)存儲區(qū)隨著程序的運行而分配空間
• 靜態(tài)存儲區(qū)的生命周期直到程序運行結(jié)束
• 在程序的編譯期靜態(tài)存儲區(qū)的大小就已經(jīng)確定
• 靜態(tài)存儲區(qū)主要用于保存全局變量和靜態(tài)局部變量
• 靜態(tài)存儲區(qū)的信息最終會保存到可執(zhí)行程序中

        下面看一個靜態(tài)存儲區(qū)的驗證代碼：

#include <stdio.h>
 
int g_v = 1;
 
static int g_vs  = 2;
 
void f()
{
    static int g_vl = 3;
    
    printf("%p\n", &g_vl);
}
 
int main()
{
    printf("%p\n", &g_v);
    
    printf("%p\n", &g_vs);
    
    f();
    
    return 0;
}

        輸出結(jié)果如下：

         可以看到這三個地址是順序存放的，因為這三個變量都是存放在程序的靜態(tài)存儲區(qū)，靜態(tài)存儲區(qū)在程序里面有固定的起始地址。 

七、小結(jié)

棧，堆和靜態(tài)存儲區(qū)是程序中的三個基本數(shù)據(jù)區(qū)

• 棧區(qū)主要用于函數(shù)調(diào)用的使用
• 堆區(qū)主要是用于內(nèi)存的動態(tài)申請和歸還
• 靜態(tài)存儲區(qū)用于保存全局變量和靜態(tài)變量

到此這篇關(guān)于C語言深入講解棧與堆和靜態(tài)存儲區(qū)的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言 棧與堆內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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