C语言修炼之路数据类型悟正法 解析存储定风魔下篇

C语言修炼之路数据类型悟正法 解析存储定风魔下篇攻略

一、 概述

本篇攻略将详细讲解C语言修炼之路数据类型悟正法的存储方法以及相关概念。包含如下内容:

• 数据类型的存储方式
• 存储定风魔机制
• 静态存储、动态存储
• 堆与栈的存储

二、 数据类型的存储方式

C语言中的数据类型分为两大类:基本数据类型和派生数据类型。其中，基本的数据类型包括int，char，float和double等；派生数据类型包括结构体、共用体和枚举等。

对于基本数据类型，其存储方式是直接将数据存储在内存中，而对于派生数据类型，其存储方式则是将派生类型的各种元素整合进来存储。

三、 存储定风魔机制

存储定风魔指的是在存储基本数据类型时，CPU在存储器中按照一定的方式将数据存储下来。存储定风魔主要由两个方面组成:存储顺序和字节对齐。

存储顺序分为两种:大端存储和小端存储。在大端存储中，低位字节存储在内存的高地址中，而高位字节存储在内存的低地址中；在小端存储中，低位字节存储在内存的低地址中，而高位字节存储在内存的高地址中。

字节对齐是指CPU按照某一标准将数据存储在内存中，以实现更高的存取速度。具体来说，字节对齐会将变量的起始地址对齐到某个整数倍的地址，以尽可能地减少访问内存次数。

四、 静态存储、动态存储

在C语言中，变量的存储分为静态存储和动态存储。静态存储区包括全局变量和静态变量，这些变量在程序启动时便已经确定，所以它们的内存被分配在静态存储区。而动态存储区则由程序在运行时进行分配和释放，包括堆和栈。

五、 堆与栈的存储

堆和栈都是C语言中实现动态存储的重要手段。

栈是指存储函数调用过程中变量的内存区域，通常由编译器自动管理。在函数被调用时，该函数的参数、返回地址和一些临时变量会快速地被分配到栈中，函数执行完毕后这些变量会自动被释放，所以栈的内存分配和释放非常快速，但是它的容量相对较小。

堆是指动态存储区，也就是由程序员手动申请和释放的内存区域。在堆上分配内存不需要遵循大小限制，只需要在程序运行时申请所需大小的内存即可。但是，由于堆的内存释放需要程序员自己负责，在堆上存储的数据需要由程序员自己管理内存的释放，否则会产生内存泄漏等问题。

六、 示例说明

示例一

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 10;
    char b = 'A';

    printf("a 的地址是: %p\n", &a);
    printf("b 的地址是: %p\n", &b);

    return 0;
}

输出：

a 的地址是: 0x7ffe7f52abdc
b 的地址是: 0x7ffe7f52abdb

解释：此示例中，变量a和变量b的内存地址是连续的，这是因为按照存储定风魔机制，char类型的变量b只占用一个字节的内存，而int类型的变量a则占用四个字节的内存，所以它们在内存中的地址是连续的。

示例二

#include <stdio.h>

int main()
{
    int *p;
    p = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        p[i] = i + 1;
        printf("p[%d] 的值是 %d, 地址是 %p\n", i, p[i], &p[i]);
    }

    free(p);

    return 0;
}

输出:

p[0] 的值是 1, 地址是 0x5630ebe209c0
p[1] 的值是 2, 地址是 0x5630ebe209c4
p[2] 的值是 3, 地址是 0x5630ebe209c8
p[3] 的值是 4, 地址是 0x5630ebe209cc
p[4] 的值是 5, 地址是 0x5630ebe209d0

解释：此示例中，我们使用malloc函数在堆上分配了一个包含5个元素的整型数组，并使用指针访问这些元素。由于在堆上分配内存时不需要遵循大小限制，所以这些元素在内存中的地址是不连续的。最后使用free函数释放申请的内存，防止内存泄漏。