C语言数据的存储超详细讲解上篇

下面是“C语言数据的存储超详细讲解上篇”完整攻略。

一、内存模型

在C语言中，程序中的数据都是存储在内存中的。内存是按照字节进行划分的，每个字节都有一个唯一的地址。程序可以通过地址来访问内存中的数据。

C语言中的内存模型分为以下几个不同的部分：

栈

栈是一种数据结构，它是一个先进后出（LIFO）的结构。栈的大小是可以动态变化的，它和函数的调用有着密切的关系。

当一个函数被调用时，它的参数、返回地址以及一些寄存器都会被压入栈中。函数执行结束后，它们也会被弹出。

在栈中，变量的分配是连续的，因此可以通过栈指针进行内存地址的计算。这也是栈的优势之一。

堆

堆是一种动态内存分配的机制，它的大小可以在运行时动态地改变。我们通常使用mallo函数从堆上动态地分配内存。

堆中的内存分配不是连续的，也就是说，没有办法通过指针偏移来访问。

在堆中分配的内存需要手动释放，否则就会发生内存泄漏。

数据段

数据段是一个存储全局变量和静态变量的区域。它分为两个部分：

• BSS段：用来存放未被初始化的全局变量和静态变量；
• 数据段：用来存放已经被初始化的全局变量和静态变量。

代码段

代码段存储着程序的代码，它通常是只读的。执行程序时，代码段中的指令会被载入到CPU中，进行执行。

二、示例

下面是两个示例，它们分别演示了存储在不同内存模型中的数据的不同。代码如下：

示例1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

char* str = "Hello World"; // 全局变量，存储在数据段中

void f() {
    char* s = "Hello China"; // 局部变量，存储在栈中
    printf("%s\n", s);
}

int main() {
    char* p = malloc(sizeof(char) * 100); // 动态内存分配，存储在堆中
    strcpy(p, str);
    printf("%s\n", p);

    f();

    return 0;
}

在这个示例中，我们定义了一个全局变量，将它存储在数据段中。同时，在函数中定义了一个局部变量，将它存储在栈中。在main函数中，我们使用malloc函数从堆中动态地分配了一块内存。

运行这个程序后，我们可以看到输出了如下内容：

Hello World
Hello China

这是因为在函数调用的过程中，函数参数、返回地址等信息都被压入栈中。

示例2

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int a = 10; // 栈区
    int b[10];  // 栈区
    char* p = "Hello World"; // 常量区
    char str[] = "Hello"; // 栈区

    static int c = 30; // 数据区

    int *q = (int *)malloc(sizeof(int));
    *q = 20; // 堆区

    printf("a: %p\n", &a);
    printf("b: %p\n", b);
    printf("p: %p\n", p);
    printf("str: %p\n", &str);
    printf("c: %p\n", &c);
    printf("q: %p\n", q);

    free(q);

    return 0;
}

在这个示例中，我们定义了不同类型的、存储在不同内存模型中的变量，并使用了一些函数来打印变量的地址。

运行程序后，我们可以得到如下输出：

a: 0x7fff6e79e32c
b: 0x7fff6e79e320
p: 0x106920f26
str: 0x7fff6e79e30e
c: 0x106920f20
q: 0x7facbf400b40

从输出中可以看出，不同类型的变量存储在不同的内存模型中。同时，我们也可以通过地址来判断一个变量存储在哪个内存模型中。