【C语言】讲解 程序分配的区域（新手）

目录

代码区

数据区

堆区 

 栈区

 常量区

重点比较一下堆区与 栈区 

总结：

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前言：

C语言程序的内存分配区域是理解其运行机制的重要部分。根据提供的多条证据，我们可以总结出C语言程序在运行时主要涉及以下五个关键内存区域： 代码区、 数据区 、 堆区 、 栈区  和 常量区。这些区域各自承担不同的功能，。

那么本章节为大家讲解定义，作用和特点。

堆区，栈区在动态内存的习题章节出现过，不知道大家是否还记得。

这个问题留的在最后，看完本章节，就两字  通透。

代码区

• 定义：代码区存储程序的机器代码，即编译后的二进制指令。这部分内存通常是只读的，以防止程序意外修改自身的指令。
• 作用：CPU在执行程序时，会从代码区加载指令并依次运行。代码区的内容在程序运行期间不会改变。

  

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• 特点：代码区通常位于内存的低地址部分，操作系统负责加载和保护该区域

数据区

• 定义：数据区分为已初始化数据区和未初始化数据区。已初始化数据区存储全局变量和静态变量，而未初始化数据区存储全局未初始化变量。
• 作用：存储程序运行时需要保留的数据，包括全局变量和静态变量。这些变量在整个程序运行期间都存在，并在程序结束时被释放。
• 特点：数据区是只读或可读写的区域，具体取决于变量是否被初始化。

堆区 

• 定义：堆区用于动态内存分配，程序员通过函数如malloc、calloc、realloc等分配内存空间，用于存储运行时需要额外分配的变量。
• 作用：动态分配的内存可以在程序运行过程中随时调整大小或释放。堆区的管理较为灵活，但如果不及时释放可能导致内存泄漏。

  

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• 特点：堆区的内存分配方式类似于链表，分配和释放较为复杂，且容易产生碎片

 栈区

• 定义：栈区用于存储函数调用时的局部变量、函数参数以及返回地址等信息。栈区由编译器自动分配和释放，通常在函数调用结束后立即释放。
• 作用：栈区主要用于存放生命周期较短的变量，如局部变量和形参。它支持快速分配和释放，因此非常适合处理短期数据。
• 特点：栈区的内存分配方式类似于数据结构中的栈，遵循“先进后出”的原则。栈区的大小通常较小且连续，但其容量有限，如果过度使用可能导致栈溢出。

 常量区

• 定义：常量区存储程序中定义的字符串常量和其他只读数据。
• 作用：常量区中的数据通常是只读的，例如字符串字面量或符号常量。这些数据在程序运行期间不会被修改。
• 特点：常量区的数据通常位于内存的高地址部分，且在程序结束时不会被释放。

重点比较一下堆区与 栈区 

存储内容不同

栈：在函数调用时，栈中存放的是函数中各个参数(局部变量)。栈底下是函数调用后的下一条指令。

堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

管理方式上不同

栈：由系统自动分配空间，同时系统自动释放空间。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，当对应的生存周期结束后栈空间自动释放。

堆：需要程序员手动申请并且手动释放，并指明大小。在C语言中malloc函数申请，释放free函数，在C＋＋中new和delete实现。

空间大小不同

栈：获取空间较小。在Windows下，一般大小是1M或2M，当剩余栈空间不足时，分配失败overflow。

堆：获得空间根据系统的有效虚拟内存有关，比较灵活，比较大。

能否产生碎片不同

栈：不会产生碎片，空间连续。

堆：采用的是链表的存储方式，会产生碎片。

生长方向不同

栈：向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。

堆：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。

分配方式不同

栈：有2种分配方式——静态分配和动态分配。静态由编译器完成，例如局部变量;动态由alloca函数实现，并且编译器会进行释放。

堆：都是动态分配的，没有静态分配的堆。

分配效率不同

栈：由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

堆：由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来方便。

总结：

1.栈：用来存放函数的形参和函数内的局部变量。由编译器分配空间，在函数执行完后由编译器自动释放。

2.堆：用来存放由动态分配函数（如malloc）分配的空间。是由程序员自己手动分配的，并且必须由程序员使用free释放。如果忘记用free释放，会导致所分配的空间一直占着不放，导致内存泄露。

3.全局区/静态区：用来存放全局变量和静态变量。程序结束时由系统释放，分为全局初始化区和全局未初始化区；存在于程序的整个运行期间，是由编译器分配和释放的。

4.常量区：常量字符串放于此，程序结束时由系统释放。例如char *str=”hello_world”；则”hello_world”为文字常量，存放于文字常量区。也由编译器控制分配和释放。

5.代码区：用来存放程序的二进制代码。

提供一个代码，供大家理解 

#include <stdlib.h>
#include <string.h>int a = 0; char *p1;
int main()
{int b; //栈char arr[] = "abc"; char *p2; //栈char *p3 = "123456"; static int c =0; p1 = (char *)malloc(10); p2 = (char *)malloc(20); strcpy(p1, "123456"); return 0;
}

 答案如下：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>int a = 0; //全局初始化区char *p1; //全局未初始化区int main()
{int b; //栈char arr[] = "abc"; //  arr在栈,"abc\0"在常量区char *p2; //栈char *p3 = "123456"; //  "123456\0"在常量区，p3在栈上static int c =0; //全局区p1 = (char *)malloc(10); //p1在栈，分配的10字节在堆p2 = (char *)malloc(20); //p2在栈，分配的20字节在堆strcpy(p1, "123456"); //"123456"放在常量区，编译器可能会优化为和p3的指向同一块区域return 0;
}