C语言中的内存管理

C语言中定义了四个内存区间：

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代码区；全局变量和静态变量区；局部变量区即栈区；动态存储区即堆区。

1>栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

2>堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。 

3>全局区（静态区）（static）—全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的 另一块区域。- 程序结束后由系统释放。 

4>常量区 —常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。 

5>程序代码区—存放函数体的二进制代码。 

源码编译成程序，程序存到硬盘中，执行时会被调用加载到内存中。

内存分为动态内存和静态内存

静态内存

1、存储时期 
1) 静态存储时期 Static 

2) 自动存储时期 Automatic 

2、作用域 

1) 代码块作用域

2) 函数原型作用域 

3) 文件作用域 

3、链接 

1) 外部链接：外面的文件都能访问

2) 内部链接：只能在该文件访问

3) 空链接 ：当前代码块所私有

#include <stdio.h>

int a = 0;// 全局初始化区

char *p1; //全局未初始化区

int main() {

int b; //b在栈区

char s[] = "abc"; //栈

char *p2; //p2在栈区

char *p3 = "123456"; //123456\0在常量区，p3在栈上。

static int c =0；//全局（静态）初始化区

p1 = (char *)malloc(10); p2 = (char *)malloc(20); //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。

strcpy(p1, "123456"); //123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。

}

动态内存

当程序运行到需要一个动态分配的变量时，必须向系统申请取得堆中的一块所需大小的存储空间，用于存储该变量。

堆和栈比较

1.申请方式：

栈：由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间 

堆：需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数 ,如p1 = (char *)malloc(10); 

2.申请后的响应

栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。 

堆：操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

3.申请大小的限制 

栈：栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。 

堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

4.申请效率的比较 
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。 
堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便。 

5.堆和栈中的存储内容 

栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。 

堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。

6.存取效率

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";

char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";  

aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的； 
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的； 
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。