聊聊C語言的內存分配
1.ANSI C
在ANSI C中數據類型包括：整形，浮點型，指針和聚合型(如數組和結構等)
整形：
字符，短整型，整型和長整型，他們都分別有有符號(singed)和無符號(unsingned)
取值范圍：
沒有帶signed或者unsigned，默認signed
長整型至少應該和整型一樣長，而整型至少應該和短整型一樣長
在32位環境中，各種數據類型的長度一般如下：
2ARM C
具體我們以IAR為編譯器，版本7.2
注意：
在32位ARM中，字是32位，半字是16位，字節是8位
可以看到以下關于整型的數據類型
下面使用typedef重新定義數據類型，沒有使用到long，因為都是32位的有一個int就夠了
- typedef unsigned char uint8; //!< 無符號8位整型變量
- typedef signed char int8; //!< 有符號8位整型變量
- typedef unsigned short uint16; //!<無符號16位整型變量
- typedef signed short int16; //!< 有符號16位整型變量
- typedef unsigned int uint32; //!< 無符號32位整型變量
- typedef signed int int32; //!<有符號32位整型變量
- typedef float fp32; //!< 單精度浮點數（32位長度）
- typedef double fp64; //!< 雙精度浮點數（64位長度）
3C語言內存分配方法
在標準C語言中，編譯出來的可執行程序分為代碼區(text)、數據區(data)和未初始化數據區(bss)3個部分。如下代碼
- #include <stdlib.h>
- int a = 0; //a在全局已初始化數據區
- char *p1; //p1在BSS區（未初始化全局變量）
- void main()
- {
- int b; //b在棧區
- int c; //C為全局（靜態）數據，存在于已初始化數據區
- char s[] = "abc"; //s為數組變量，存儲在棧區，
- char *p2,*p3; //p2、p3在棧區
- p2 = (char *)malloc(10);//分配得來的10個字節的區域在堆區
- p3 = (char *)malloc(20);//分配得來的20個字節的區域在堆區
- free(p2);
- free(p3);
- }
使用linux編譯之后得到的可執行文件如下
可以看到代碼區(text)、數據區(data)和未初始化數據區(bss)。
代碼段(text)：存放代碼的地方。只能訪問，不能修改，代碼段就是程序中的可執行部分，直觀理解代碼段就是函數堆疊組成的。
數據段(data)：全局變量和靜態局部變量存放的地方。也被稱為數據區、靜態數據區、靜態區：數據段就是程序中的數據，直觀理解就是C語言程序中的全局變量。注意是全局變量或靜態局部變量，局部變量不算。
未初始化數據區(bss)：bss段的特點就是被初始化為0，bss段本質上也是屬于數據段。
那么問題來了，為什么要區分data段和bss段呢?
以下面代碼為例，a.c和b.c的差異只是有沒有給arr數組賦值。
可以看到a.out的bss段大，b.out的data段大。但是b.out的文件大小明顯比a.out的大很多。
那么就可以簡單理解為，data段會增大可執行文件的大小，而bss段不會。
這里我說下自己的理解，我并沒有找到資料驗證：
data段是全局變量，但是需要初始化值，上面我的例子是全部初始全部為1，但也可能是1024*1024個不同的數據，而這些數據需要保存起來，表現出來也就是需要保存在可執行文件中。
bss段也是全局變量，但不需要初始化值，只需要保存一下這個全部變量的保存的數據類型和大小即可。即使它的數組容量是1024*1024，也不會占用很多可執行文件的大小。
這里再說明一個問題：如果一個全部變量初始化為0，那么它也是bss段，不是data段，即使你代碼中把它初始化為0了。這點大家可以自行驗證。
關于數據段，也就是data段，也會分為RO data(只讀數據段)和RW data(讀寫數據段)。
從字面意思就可以區分他們的意思，不同的是：
只讀數據段：程序使用的一些不會被更改的數據，使用這些數據的方式類似查表式的操作，由于這些變量不需要更改，因此只需要放置在只讀存儲器中即可。
讀寫數據段：程序中是可以被更改的數據，且初始化過的，所以需要防止在RAM中，且初始化的內容放在存儲器中(表現為放入可執行文件中)。
這樣又可以分區只讀區和讀寫區域，如下所所示(當然bss段和下文的堆棧也是讀寫區)
上面說到“編譯出來的可執行程序分為代碼區(text)、數據區(data)和未初始化數據區(bss)3個部分”，那運行中就會多出來一些區域，這就是我們茶說的堆棧，注意堆棧是兩個區域堆和棧。
棧：局部變量、函數一般在棧空間中。運行時自動分配&自動回收：棧是自動管理的，程序員不需要手工干預。方便簡單。是提前分配好的連續的地址空間。棧的增長方向是向下的，即向著內存地址減小的方向。
堆：堆內存管理者總量很大的操作系統內存塊，各進程可以按需申請使用，使用完釋放。程序手動申請&釋放：手工意思是需要寫代碼去申請malloc和釋放free。可以是不連續的地址空間。堆的增長方向是向上的，即向著內存地址增加的方向。
下面是簡單的演示代碼
- #include <stdlib.h>
- #include <stdio.h>
- int bss_var; //未初始化全局數據存儲在BSS區
- int data_var=42; //初始化全局數據存儲在數據區
- int main(int argc,char *argv[])
- {
- char *p ,*b;
- printf("Adr bss_var:0x%x\n",&bss_var);
- printf("Adr data_var:0x%x\n",&data_var);
- printf("the %s is at adr:0x%x\n","main",&main);
- p=(char *)alloca(32); //從棧中分配空間
- if(p!=NULL)
- {
- printf("the p start is at adr:0x%x\n",p);
- printf("the p end is at adr:0x%x\n",p+31);
- }
- b=(char *)malloc(32*sizeof(char)); //從堆中分配空間
- if(b!=NULL)
- {
- printf("the b start is at adr:0x%x\n",b);
- printf("the b end is at adr:0x%x\n",b+31);
- }
- free(b); //釋放申請的空間，以避免內存泄漏
- while(1);
- }
運行結果如下
內存分配示意圖如下
