詳解C語言中的內存四區(qū)模型及結構體對內存的使用

更新時間：2016年03月14日 17:57:43 作者：YoferZhang

這篇文章主要介紹了C語言中的內存四區(qū)模型及結構體對內存的使用,包括結構體中內存泄漏情況的注意點提醒,需要的朋友可以參考下

內存四區(qū)
1、代碼區(qū)
代碼區(qū)code，程序被操作系統(tǒng)加載到內存的時候，所有的可執(zhí)行代碼都加載到代碼區(qū)，也叫代碼段，這塊內存是不可以在運行期間修改的。
2、靜態(tài)區(qū)
所有的全局變量以及程序中的靜態(tài)變量都存儲到靜態(tài)區(qū)。
3、棧區(qū)
棧stack是一種先進后出的內存結構，所有的自動變量，函數的形參都是由編譯器自動放出棧中，當一個自動變量超出其作用域時，自動從棧中彈出。對于自動變量，什么時候入棧，什么時候出棧，是不需要程序控制的，由C語言編譯器。實現(xiàn)棧不會很大，一般都是以K為單位的。
當?？臻g以滿，但還往棧內存壓變量，這個就叫棧。溢出對于一個32位操作系統(tǒng)，最大管理管理4G內存，其中1G是給操作系統(tǒng)自己用的，剩下的3G都是給用戶程序，一個用戶程序理論上可以使用3G的內存空間。
注意：C語言中函數參數入棧的順序是從右往左。
4、堆區(qū)
堆heap和棧一樣，也是一種在程序運行過程中可以隨時修改的內存區(qū)域，但沒有棧那樣先進后出的順序。堆是一個大容器，它的容量要遠遠大于棧，但是在C語言中，堆內存空間的申請和釋放需要手動通過代碼來完成。
代碼示例：

#include <stdio.h> 
 
int c = 0; // 靜態(tài)區(qū) 
 
void test(int a, int b) // 形參a，b都在棧區(qū) 
{ 
  printf("%d, %d\n", &a, &b); 
} 
 
int *geta() // 函數的返回值是一個指針 
{ 
  int a = 100; // 棧區(qū) 
  return &a; 
} // int a的作用域就是這個{} 
 
int main() 
{ 
  int *p = geta(); // 這里得到一個臨時棧變量的地址，這個地址在函數geta調用完成之后已經無效了 
  *p = 100; 
  printf("%d\n", *p); 
  static int d = 0; // 靜態(tài)區(qū) 
  int a = 0; // 棧區(qū) 
  int b = 0; 
 
  printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", &a, &b, &c, &d, main); 
  test(a, b); 
  return 0; 
} 
 
/* 
輸出結果 
100 
2619740, 2619728, 9404720, 9404724, 9376059 
2619512, 2619516 
*/

堆使用注意事項：

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
 
int *geta() // 錯誤，不能將一個棧變量的地址通過函數的返回值返回 
{ 
  int a = 0; 
  return &a; 
} 
 
int *geta1() // 可以通過函數的返回值返回一個堆地址，但記得，一定要free 
{ 
  int *p = (int *)malloc(sizeof(int)); // 申請了一個堆空間 
  return p; 
} 
 
int *geta2() // 合法的，但是記住這里不能用free 
{ 
  static int a = 0; // 變量在靜態(tài)區(qū)，程序運行過程中一直存在 
  return &a; 
} 
 
void getHeap(int *p) 
{ 
  printf("p = %p\n", &p); 
  p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10); 
} // getHeap執(zhí)行完之后，p就消失了，導致他指向的具體堆空間的地址編號也隨之消失了 
// 這里發(fā)生了內存泄漏 
 
void getHeap1(int **p) 
{ 
  *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10); 
} // 這里的操作就是正確的 
 
int main() 
{ 
  int *p = NULL; 
  printf("p = %p\n", &p); 
  getHeap(p); // 實參沒有任何改變 
  getHeap1(&p); // 得到了堆內存的地址 
  printf("p = %d\n", p); 
 
  p[0] = 1; 
  p[1] = 2; 
  printf("p[0] = %d, p[1] = %d\n", p[0], p[1]); 
  free(p); 
 
  return 0; 
}

結構體內存對齊模式

結構體內存對齊模式各種情況詳解

#include <stdio.h> 
 
struct A 
{ 
  int a; // 此時結構體占用4個字節(jié) 
  char b; // 此時結構體占用8個字節(jié) 
  char c; // 還是8個字節(jié) 
  char d; // 還是8個字節(jié) 
  char e; // 還是8個字節(jié) 
  char f; // 現(xiàn)在是12個字節(jié)  
}; 
 
struct B 
{ 
  char a; // 1個字節(jié) 
  char b; // 2個字節(jié) 
  char c; // 3個字節(jié) 
}; 
 
struct c 
{ 
  char name[10]; // 10個字節(jié) 
  char a; // 11個字節(jié) 
  // 對于char型數組來說，會把數組每個元素當作一個char類型 
}; 
 
struct d 
{ 
  int name[10]; // 40個字節(jié) 
  char a; // 44個字節(jié) 
  char b; // 44個字節(jié) 
}; 
 
struct e 
{ 
  char a; // 1個字節(jié) 
  int b; // 8個字節(jié) 
  char c; // 12個字節(jié) 
  // 這種寫法內存的消耗相比A就會變大 
}; 
 
struct f 
{ 
  char a; // 1 
  short b; // 4注意這里short占用的是剩下三個字節(jié)中的后兩個 
  // 內存對齊總是以2的倍數對齊 
  char c; // 所以此時是6 
  int d; // 12 
  short e; // 16 
  char f; // 16 
};

結構體變相實現(xiàn)數組賦值

struct name 
{ 
  char array[10]; 
}; 
 
int main() 
{ 
  char name1[10] = "name1"; 
  char name2[20] = "name2"; 
  name1 = name2; // 這里是出錯的，不能在數組之間進行賦值 
  struct name a1 = { "hello" }; 
  struct name a2 = { 0 }; 
  a2 = a1; // 這里通過結構體可以賦值的特性變相實現(xiàn)了數組的賦值 
  return 0; 
}

結構體內存泄漏

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
 
union A 
{ 
  char a; 
  char *b; // 聯(lián)合體的指針成員要特別注意 
}; 
 
int main() 
{ 
  A a; 
  a.b = (char *)malloc(10); // b指向了一個堆的地址 
  // 如果聯(lián)合體中有指針成員，那么一定要使用完這個指針，并且free指針之后才能使用其他成員 
  a.a = 10; // b的值也成了10了 
  free(b); // 此時釋放b是錯誤的，因為在上面一行對a進行賦值時，已經將b的值更改了，這里造成了內存泄漏 
  return 0; 
}

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