《程序是怎样跑起来的》第四章——熟练使用有棱有角的内存

关于这一章，是目前让我最感兴趣的一章，因为说到了内存，在编程过程中我经常遇到内存这类的问题，如堆、栈溢出，如何更好的使用内存，所以对内存格外想要了解。

内存是一种名为内存IC的电子元件，有多种类型如：

主存储器（Main Memory）：也称为内部存储器或随机存取存储器（RAM），用于临时存储程序和数据，是计算机 CPU 直接访问的内存。主存储器包括静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）等形式。

• 缓存存储器（Cache Memory）：位于主存储器和 CPU 之间，用于加快对常用数据和指令的访问速度。主要包括一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache）和三级缓存（L3 Cache）等。

• 虚拟内存（Virtual Memory）：通过在硬盘上模拟内存空间，扩展物理内存的容量，提高系统的稳定性和多任务处理能力。

• 只读存储器（Read-Only Memory，ROM）：包括一次性可编程存储器（OTPROM）、闪存存储器等，用于存储固定的程序和数据，通常不可被修改。

• 闪存存储器（Flash Memory）：用于长期存储数据，如固态硬盘（SSD）、USB 闪存驱动器等，具有电擦除和可编程特性。

• 缓冲存储器（Buffer Memory）：用于暂时存储数据，平衡数据传输速度不匹配的设备之间的数据传输。

• 寄存器（Register）：位于 CPU 内部的最快速、最小容量的存储器，用于存储指令和数据，CPU 直接访问。

内存IC中有电源、控制信号、地址信号、数据信号。通过地址来进行读写。对于我们来说，内存的实体不用过多了解，在程序员的眼中内存可以假想为楼房，每一层中的人就是数据。而在程序中每一层的数据中还引入了数据类型的使用，来控制“人的大小”就是占用内存的大小。

现在来了解一下指针，指针是学习C语言绕不过去了一题。而指针其实也是变量。表示的不是数据的值，而是存储数据的地址。通过指针来对指定地址的数据进行读写操作。

了解了基础知识，那么如何熟练使用有棱有角的内存呢？就是使用数组。数组是只多个数据类型相同的数据连续在内存中排列的一种形式。各个元素通过各自的编号来区分。这个编号就是索引。通过对数组的使用能让我们的代码变得更加的高效和简洁。数组使我们学习中重要的一部分，需要熟练掌握数组和数值的各种变形，栈，队列和各种容器等等。

栈和队列的区别在于数据出入的顺序是不同的，栈使用的是后入先出的方式（LIFO），而队列使用的是先入先出的方式（FIIFO）。如果要在程序中实现栈和队列，需要适当的元素数来定义存储数据的数组，和对数组进行读写的函数，将数据写入栈的函数名为Push，读出的函数名为Pop，往队列中写入数据的函数名为Enqueue，读出的函数为Dequeue。他们分别组成一队函数，通过对它们的使用来操作栈和队列。

例：

运行：

 栈（后入先出）：

 队列（先入先出）：

 如图队列的读写机制如同排队一样，而队列的实现一般是使用环状缓冲区（ring buffer），如图，读写也就循环起来了：

栈和队列都是不用考虑索引的顺序来进行读写的方式，接下来的链表和二叉查找树，链表可以更高效的对数组（元素）进行追加和删除的操作。二叉查找树可以对数组进行更高效的检索。

链表：在数组的各个元素上为其附带上 上下的元素的索引就可实现链表。数据的值和先一个元素的索引就构成了数组的一个元素。

在链表中删除一个中间元素，无需将下边各各元素向前移动，链表对自动补位，就省去了移动大量元素的操作。

二叉查找树：指在链表的基础上往数组中追加元素时考虑数据的大小关系，将其分为左右两个方向存储的表现形式。

 二叉查找树的便利之处在于，对数据的搜索能力更有效率，二叉查找树是由链表构造发展的表现形式，因此在数据的追加好删除也同样有效。