【C深度解剖】计算机数据下载和删除原理

简介：本系列博客为C深度解剖系列内容，以某个点为中心进行相关详细拓展
适宜人群：已大体了解C语法同学
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下面是本节博客的大纲梳理：

引言

在生活中，我需要下载一个视频或者软件时候，往往需要较长的时间（相对来说），但是我们如果删除相应的>视频或者软件时候，反而会很快（相对来说），这是为什么呢？

这是一个比较奇特的现象，（在不懂的人看来）。

下面针对该问题进行探讨，为了便于大家理解，我直接回答相关问题，最后再做示例演示。

正文

答案：计算机的数据下载，需要把大量二进制数据进行拷贝。而计算机的数据删除，本质上设置该数据无效即可，无需清空数据。

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1.数据下载与删除所需时间不同的原因：

计算机数据的存入，需要把相应数据全部复制到存储硬件（内存、硬盘）中进行存储，也就是需要把该视频的音频数据，图像数据的所有二进制文件全部拷贝到计算机中，虽然计算机的处理速度很快，但是一个大一点的电影就是十几个G，再快也得几分钟才可以搞定。但是对于计算机而言，删除数据并不会像我们想象那样，需要把该视频文件全部回归初始状态，而是计算机直接宣布放该视频的这块内存空间允许被其他内容覆盖。明白了这些，自然数据下载很慢，而数据删除很快了，因为压根就没删。

为了便于大家理解，我做一个比喻：计算机的数据下载类似于我们盖一个新的大楼，说起盖大楼要先打地基，再向上一步一步搞，总之非常麻烦。但是，如果要拆除一座大楼呢？写个拆字就行了。当然与之不同的是大楼拆除是会破坏原来大楼的结构的，但是计算机为了效率的原因直接让那庞大的数据在那里就可以了，便不再管了，直到这块空间再次被使用，才会覆盖为新的内容。

那这里其实大家就可以联想到为什么有些人建议不要卖掉你的手机或者电脑，原因嘛，上面的说明就是一个大概的一个情况，具体这方面数据删除很复杂，明白上面所说即可。

但是可能有人就想问了，为啥计算机不把我们需要删除的内容进行修改防止个人信息泄露呢？
一是为了效率问题：如果要对删除内存空间进行初始化修改，计算机估计要多一倍的工作量，计算机是十分看重效率的，这么做我想设计者也是为了追求效率吧。
二是为了减少计算机本身的硬件损耗：这其实是硬件层面的知识了，我也不太清楚，只能说如果计算机对内存操作越频繁，那么存储硬件损耗会越快，我想这么做也是为了硬件寿命考量吧。

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2.C语言中函数栈帧问题：

了解到上面所讲的计算机对数据的下载和删除原理之后，那么就可以联系到我们C语言中的函数栈帧了。我们知道我们C语言是由函数所构成的，那么函数是在哪里进行存储的呢？是在内存，在具体而言是在内存栈空间。

这里就不得不提一下C程序地址空间的相关概念了，这个C程序地址空间实际并不存在，是为了便于我们理解人们所抽象出来的操作系统进程地址空间，不是真正意义上的内存空间（不是内存真正的空间！）。

每当我们C程序调用一个函数时候，会预先给这个函数一块固定大小的空间，让该函数中的变量在所给该函数的栈空间中开辟属于变量的内存空间。在函数调用开始时候操作系统会把我们计算机内存中的一块空间给我们某个函数使用，一旦该函数调用结束，那么就收回该空间。

我们一般称操作系统给函数的这块空间为栈帧。

有同学可能好奇，为啥计算机知道要给这个函数分配多少空间啊？我可以比较形象的解释一下这个问题，因为计算机提前看了一眼你写的代码，虽然没有执行，但是大概知道你写的函数需要给多少空间啦。

总结下来就是，调用函数，形成栈帧，结束函数，释放栈帧，同理，这里释放栈帧只是允许其他内容覆盖该栈帧空间，并不是真正意义上的删除原先数据。

那么，实际上上面所说的内容，可以回答两个问题：
一是为啥局部变量具有临时性的问题：原因很简单，因为局部变量都是在函数内部进行定义的，也就是说变量的存在依托于他所在函数的存在，他函数所在空间都被收回了，作为在里面的变量自然也就消失了。

为了大家理解，我可以举个比喻性的例子，就是古代西方国家与贵族的例子吧，一个古代西方国家有一个国王还有一堆贵族组成，函数在这里就类似于国家，变量类似于贵族，你说国家都灭亡了，这个国家的贵族还能有吗？哈哈，对吧。这恰到好处的解释了为什么局部变量具有临时性的问题，你可能会疑问，那全局变量呢？全局变量的空间开辟并不是在函数内完成，而是跑到了全局数据区，伴随着程序的消亡而消亡，这又是另一个话题了。

二可以回答函数无限递归导致崩溃的问题：也很好理解，函数无限递归，也就是说在第一个函数里调用第二个函数，第二个函数里调用第三个函数…，一直调用，我们操作系统一直没有机会去收回我们函数的空间，栈空间迟早有一天会被无限递归占满，那么自然会导致栈溢出崩溃。

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3.return数据与临时变量接收的本质

在C语言中，有一个关键字叫return，专门用来返回一个函数的返回值。我们说了，一个函数调用结束便意味着消亡，那么这个函数内的值是怎么返回到调用这个函数的函数中去的？

为了便于大家理解我说的啥意思，我直接给一个具体的例子：

//如何正确理解这段代码
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
char* show()
{
char str[] = "hello bit";
return str;
} 
int main()
{
char *s = show();
printf("%s\n", s);
system("pause");
return 0;
}

实际上，是借助了寄存器。

那么该如何验证呢？需要看反汇编。

上面代码的结果是：函数及时被销毁了，但是如果数据没有被覆盖那么依然可以找到数据,但是如果被覆盖了，那显示结果大概就是乱码了。

在这个例子中，覆盖show函数数据的函数是printf函数。
未覆盖数据之前，还可以看到原本的值：

然后最后再说一点，就是函数返回值与函数返回值的接收，是独立的。

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完。