這篇文章主要介紹了通過一個小例子來簡單理解C語言中的內(nèi)存空間管理,涉及到堆和棧等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本知識,需要的朋友可以參考下

對于一個C語言程序而言，內(nèi)存空間主要由五個部分組成代碼段(.text)、數(shù)據(jù)段(.data)、BSS段(.bss)，堆和棧組成，其中代碼段，數(shù)據(jù)段和BSS段是編譯的時候由編譯器分配的，而堆和 棧是程序運行的時候由系統(tǒng)分配的。布局如下

在上圖中，由編譯器分配的地址空間都是在連接的時候分配的，而運行時分配的空間是在程序運行時由系統(tǒng)分配的

BSS段：BSS段(bss segment)通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量和靜態(tài)變量 (這里注意一個問題：一般的書上都會說全局變量和靜態(tài)變量是會自動初始化的，那么哪來的未初始化的變量呢?變量的初始化可以分為顯示初始化和隱式初始化，全局變量和靜態(tài)變量如果程序員自己不初始化的話的確也會被初始化，那就是不管什么類型都初始化為0，這種沒有顯示初始化的就是我們這里所說的未初始化。既然都是0那么就沒必要把每個0都存儲起來，從而節(jié)省磁盤空間，這是BSS的主要作用)的一塊內(nèi)存區(qū)域。BSS是英文Block Started by Symbol的簡稱。BSS段屬于靜態(tài)內(nèi)存分配。 BSS節(jié)不包含任何數(shù)據(jù)，只是簡單的維護開始和結(jié)束的地址，即總大小，以便內(nèi)存區(qū)能在運行時分配并被有效地清零。BSS節(jié)在應用程序的二進制映象文件中并不存在，即不占用磁盤空間 而只在運行的時候占用內(nèi)存空間 ，所以如果全局變量和靜態(tài)變量未初始化那么其可執(zhí)行文件要小很多。

數(shù)據(jù)段：數(shù)據(jù)段(data segment)通常是指用來存放程序中已初始化的全局變量和靜態(tài)變量的一塊內(nèi)存區(qū)域。數(shù)據(jù)段屬于靜態(tài)內(nèi)存分配，可以分為只讀數(shù)據(jù)段和讀寫數(shù)據(jù)段。 字符串常量等，但一般都是放在只讀數(shù)據(jù)段中 。

代碼段：代碼段(code segment/text segment)通常是指用來存放程序執(zhí)行代碼的一塊內(nèi)存區(qū)域。這部分區(qū)域的大小在程序運行前就已經(jīng)確定，并且內(nèi)存區(qū)域通常屬于只讀, 某些架構(gòu)也允許代碼段為可寫，即允許修改程序。在代碼段中，也有可能包含一些只讀的常數(shù)變量，例如字符串常量等，但一般都是放在只讀數(shù)據(jù)段中 。

堆(heap)：堆是用于存放進程運行中被動態(tài)分配的內(nèi)存段，它的大小并不固定，可動態(tài)擴張或縮減。當進程調(diào)用malloc等函數(shù)分配內(nèi)存時，新分配的內(nèi)存就被動態(tài)添加到堆上(堆被擴張);當利用free等函數(shù)釋放內(nèi)存時，被釋放的內(nèi)存從堆中被剔除(堆被縮減)

棧 (stack)：棧又稱堆棧， 是用戶存放程序臨時創(chuàng)建的局部變量，也就是說我們函數(shù)括弧“{}”中定義的變量(但不包括static聲明的變量，static意味著在數(shù)據(jù)段中存放變 量)。除此以外，在函數(shù)被調(diào)用時，其參數(shù)也會被壓入發(fā)起調(diào)用的進程棧中，并且待到調(diào)用結(jié)束后，函數(shù)的返回值也會被存放回棧中。由于棧的先進先出特點，所以 棧特別方便用來保存/恢復調(diào)用現(xiàn)場。從這個意義上講，我們可以把堆?？闯梢粋€寄存、交換臨時數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)。注意：?？臻g是向下增長的，每個線程有一個自己的棧，在linux上默認的大小是8M，可以用ulimit查看和修改。

棧系統(tǒng)提供的功能，特點是快速高效，缺點是有限制，數(shù)據(jù)不靈活;而堆是函數(shù)庫提供的功能，特點是靈活方便，數(shù)據(jù)適應面廣泛，但是效率有一定降低。

以下是一個簡單的c文件，環(huán)境是OS--Linux，ARCH--PPC

1. ##sta.c### 
2. #include <stdio.h> 
3.  
4. int kk[100] = {1,2,3,4,5}; 
5. int tt[100]; 
6. int ii; 
7.  
8. int main() 
9. { 
10. int i; 
11. static int si; 
12. char a[10]= "abcd"; 
13. printf("i is %d/n"); 
14. return 0; 
15. } 
16.  
17.  
18.  
19. 經(jīng)過gcc -S sta.c之后，生成的匯編代碼如下 
20.  
21. ##sta.s### 
22.  
23.  
24.  
25. .file "sta.c" 
26. .gnu_attribute 4, 2 
27. .gnu_attribute 8, 3 
28. .globl kk 
29. .section ".data" 
30. .align 2 
31. .type kk, @object 
32. .size kk, 400 
33. kk: 
34. .long 1 
35. .long 2 
36. .long 3 
37. .long 4 
38. .long 5 
39. .zero 380 
40. .lcomm si.2254,4,4 
41. .type si.2254, @object 
42. .section .rodata 
43. .align 2 
44. .LC1: 
45. .string "i is %d/n" 
46. .align 2 
47. .LC0: 
48. .string "abcd" 
49. .zero 5 
50. .section ".text" 
51. .align 2 
52. .globl main 
53. .type main, @function 
54.  
55. main: 
56. stwu 1,-32(1) 
57. mflr 0 
58. stw 0,36(1) 
59. stw 31,28(1) 
60. mr 31,1 
61. lis 9,.LC0@ha 
62. la 9,.LC0@l(9) 
63. lwz 0,0(9) 
64. lbz 9,4(9) 
65. stw 0,12(31) 
66. stb 9,16(31) 
67. li 0,0 
68. stb 0,17(31) 
69. li 0,0 
70. stb 0,18(31) 
71. li 0,0 
72. stb 0,19(31) 
73. li 0,0 
74. stb 0,20(31) 
75. li 0,0 
76. stb 0,21(31) 
77. lis 9,.LC1@ha 
78. la 3,.LC1@l(9) 
79. crxor 6,6,6 
80. bl printf 
81. li 0,0 
82. mr 3,0 
83. lwz 11,0(1) 
84. lwz 0,4(11) 
85. mtlr 0 
86. lwz 31,-4(11) 
87. mr 1,11 
88. blr 
89. .size main, .-main 
90. .comm tt,400,4 
91. .comm ii,4,4 
92. .ident "GCC: (GNU) 4.2.3" 
93. .section .note.GNU-stack,"",@progbits 

Note: 一般編譯器和操作系統(tǒng)實現(xiàn)來說，對于虛擬地址空間的最低(從0開始的幾K)的一段空間是未被映射的，也就是說它在進程空間中，但沒有賦予物理地址，不能被訪問。這也就是對空指針的訪問會導致crash的原因 ，因為空指針的地址是0。至于為什么預留的不是一個字節(jié)而是幾K，是因為內(nèi)存是分頁的，至少要一頁;另外幾k的空間還可以用來捕捉使用空指針的情況。