内存分区

内存分区

• 生命周期：分为局部变量和静态变量
• 局部变量：在函数内部声明的变量，这个变量也只是在函数内部有效，只有当函数结束的时候，内存才会被释放，无论是嵌套在内层的复合语句中，都是等到函数结束的时候内存才能被释放。
• 全局变量：在函数外部声明，只有当文件或者程序结束时才会被释放内存。

在函数的篇章讲了，值传递和地址传递以及数组传递，但是当我们想要返回处理好的地址时，发现这个内存在这个函数结束时已经被释放，返回的地址想要获取他的值，就会访问没有定义的空间从而导致报段错误。

那我们就可以把局部变量的声明周期延长，使得在外面也可以使用，可以使用关键字static来修饰变量的值，使得把局部变量变成静态局部变量，可以延长生命周期使得要到整个系统结束才会释放这个内存。

在32bit的Linux系统中，每个程序运行都会得到4GB大小的内存空间，只不过这个内存是虚拟内存，物理内存才是真实的4GB大小，虚拟内存是由物理内存映射而来的

下面是内存的分区

• 保留区：这个区有128M的大小，一般而言用户是不能访问这保留区里面的数据的，即没有权限访问，用户一旦访问里面的数据就会报段错误。对于C语言中的NULL指的就是第一个地址0x0000_0000

• 代码段：程序是由数据和指令组成的，代码段存储的是程序编译后生成的的指令，一共分为两段.text段和.init段

• .text段：存储用户程序生成的指令。（只读）

• .init段：存储系统初始化的指令。（只读）
  对于指令和数据的存储有两种结构

• 冯诺依曼结构：把数据和指令存储在一起。

• 哈佛结构：把数据和指令分开存储。（更快）

• 数据段：存放程序的数据，可以分为3个段.rodata和.data和.bss这三个段。

• .rodata段：存放程序中的常量，只有当程序结束时内存才会被释放。（只读）

• .data段：存放程序中已经初始化的全局变量和已经初始化的静态局部变量，以及初始化不为0的全局变量和初始化不为0的静态局部变量。

• .bss段：存放未被初始化的全局变量和未被初始化的静态局部变量，以及初始化为0的全局变量和初始化为0的静态局部变量。

• 堆空间：在这个空间用户可以自由分配，但是需要提前向系统申请这个空间，一般需要使用这两个函数申请空间malloc()和calloc()，如果用户使用完成之后需要释放申请的内存空间，使用free()函数，如果不释放那么会造成内存泄漏，释放完成后需要把接收的指针也赋值为空。

• malloc()函数

//函数原型

void *malloc(size_t size);


//包含头文件
#include <stdlib.h>

函数的作用

传入一个以字节为单位的常量，向堆空间申请内存，最后返回申请内存的首地址，注意申请的内存需要强制转换为需要的指针类型

函数参数

参数	说明
size_t size	以字节为单位，向堆空间申请内存
返回值	返回申请空间的首地址

• calloc()函数

//函数原型

void *calloc(size_t nmemb, size_t size);


//包含头文件
#include <stdlib.h>

函数的作用

传入一个以字节为单位的常量，再传入一个申请的数量（也就是需要多少个以size这么多个字节为单位的数据），向堆空间申请内存，最后返回申请内存的首地址，注意申请的内存需要强制转换为需要的指针类型

函数参数

参数	说明
size_t nmemb	申请的数量
size_t size	申请内存的数量以多少个字节为单位
返回值	返回申请空间的首地址

• free()函数

//函数原型

void free(void *ptr);

//包含头文件
#include <stdlib.h>

函数的作用

传入一个需要释放内存的首地址，然后就会释放这个地址申请的内存

函数参数

参数	说明
void *ptr	需要释放内存的首地址
返回值	无

还有一个函数realloc()可以改变申请到的内存的大小，一般很少使用。

• 栈空间：存储程序的命令行参数（main函数的参数）、局部变量、函数的参数、返回值、地址，在函数被调用的时候系统会在栈上分配内存给函数，当函数调用完成是内存会被自动释放。这个空间不是很确定会向下递增，数据都是先进后出的。默认是8M，可以修改

#使用这个指令可以看栈下的空间
ulimit -a
#使用这个指令可以修改栈下的空间
ulimit -s 数值

需要注意的是给栈分配空间只有在当前的终端有效，当这个终端关闭重新打开时，栈的空间会从新分配到8M