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1、內(nèi)存管理

我們需要知道——變量，其實(shí)是內(nèi)存地址的一個(gè)抽像名字罷了。在靜態(tài)編譯的程序中，所有的變量名都會(huì)在編譯時(shí)被轉(zhuǎn)成內(nèi)存地址。機(jī)器是不知道我們?nèi)〉拿值?，只知道地址?/p>

內(nèi)存的使用時(shí)程序設(shè)計(jì)中需要考慮的重要因素之一，這不僅由于系統(tǒng)內(nèi)存是有限的（尤其在嵌入式系統(tǒng)中），而且內(nèi)存分配也會(huì)直接影響到程序的效率。因此，我們要對(duì)C語(yǔ)言中的內(nèi)存管理，有個(gè)系統(tǒng)的了解。

在C語(yǔ)言中，定義了4個(gè)內(nèi)存區(qū)間：代碼區(qū)；全局變量和靜態(tài)變量區(qū)；局部變量區(qū)即棧區(qū)；動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，即堆區(qū)；具體如下：

1>棧區(qū)（stack）— 由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。

2>堆區(qū)（heap）— 一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事，分配方式倒是類似于鏈表。

3>全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）（static）—全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。 - 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

4>常量區(qū)—常量字符串就是放在這里的。程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。

5>程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。我們來(lái)看張圖：

圖1

首先我們要知道，源代碼編譯成程序，程序是放在硬盤上的，而非內(nèi)存里！只有執(zhí)行時(shí)才會(huì)被調(diào)用到內(nèi)存中！我們來(lái)看看程序結(jié)構(gòu)，ELF是是Linux的主要可執(zhí)行文件格式。ELF文件由4部分組成，分別是ELF頭（ELF header）、程序頭表（Program header table）、節(jié)（Section）和節(jié)頭表（Section header table）。具體如下：

1>Program header描述的是一個(gè)段在文件中的位置、大小以及它被放進(jìn)內(nèi)存后所在的位置和大小。即要加載的信息；

2>Sections保存著object 文件的信息，從連接角度看：包括指令，數(shù)據(jù)，符號(hào)表，重定位信息等等。在圖中，我們可以看到Sections中包括：

text 文本結(jié) 存放指令；

rodata 數(shù)據(jù)結(jié) readonly;

data 數(shù)據(jù)結(jié) 可讀可寫；

3>Section頭表（section header table）包含了描述文件sections的信息。每個(gè)section在這個(gè)表中有一個(gè)入口；每個(gè)入口給出了該section的名字，大小，等等信息。相當(dāng)于索引！

而程序被加載到內(nèi)存里面，又是如何分布的呢？我們看看上圖中：

1正文和初始化的數(shù)據(jù)和未初始化的數(shù)據(jù)就是我們所說(shuō)的數(shù)據(jù)段，正文即代碼段；

2>正文段上面是常量區(qū)，常量區(qū)上面是全局變量和靜態(tài)變量區(qū)，二者占據(jù)的就是初始化的數(shù)據(jù)和未初始化的數(shù)據(jù)那部分；

3>再上面就是堆，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，這里是上增長(zhǎng)；

4>堆上面是棧，存放的是局部變量，就是局部變量所在代碼塊執(zhí)行完畢后，這塊內(nèi)存會(huì)被釋放，這里棧區(qū)是下增長(zhǎng)；

5>命令行參數(shù)就是001之類的，環(huán)境變量什么的前面的文章已經(jīng)講過(guò)，有興趣的可以去看看。

我們知道，內(nèi)存分為動(dòng)態(tài)內(nèi)存和靜態(tài)內(nèi)存，我們先講靜態(tài)內(nèi)存。

1.1靜態(tài)內(nèi)存

存儲(chǔ)模型決定了一個(gè)變量的內(nèi)存分配方式和訪問(wèn)特性，在C語(yǔ)言中主要有三個(gè)維度來(lái)決定：存儲(chǔ)時(shí)期、作用域、鏈接。

1、存儲(chǔ)時(shí)期存儲(chǔ)時(shí)期：變量在內(nèi)存中的保留時(shí)間（生命周期）存儲(chǔ)時(shí)期分為兩種情況，關(guān)鍵是看變量在程序執(zhí)行過(guò)程中會(huì)不會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)回收掉。

1) 靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)期 Static在程序執(zhí)行過(guò)程中一旦分配就不會(huì)被自動(dòng)回收。通常來(lái)說(shuō)，任何不在函數(shù)級(jí)別代碼塊內(nèi)定義的變量。無(wú)論是否在代碼塊內(nèi)，只要采用static關(guān)鍵字修飾的變量。

2) 自動(dòng)存儲(chǔ)時(shí)期 Automatic除了靜態(tài)存儲(chǔ)以外的變量都是自動(dòng)存儲(chǔ)時(shí)期的，或者說(shuō)只要是在代碼塊內(nèi)定義的非static的變量，系統(tǒng)會(huì)肚臍自動(dòng)非配和釋放內(nèi)存；

2、作用域作用域：一個(gè)變量在定義該變量的自身文件中的可見(jiàn)性（訪問(wèn)或者引用）在C語(yǔ)言中，一共有3中作用域：1) 代碼塊作用域在代碼塊中定義的變量都具有該代碼的作用域。從這個(gè)變量定義地方開(kāi)始，到這個(gè)代碼塊結(jié)束，該變量是可見(jiàn)的；

2) 函數(shù)原型作用域出現(xiàn)在函數(shù)原型中的變量，都具有函數(shù)原型作用域，函數(shù)原型作用域從變量定義處一直到原型聲明的末尾。

3) 文件作用域一個(gè)在所有函數(shù)之外定義的變量具有文件作用域，具有文件作用域的變量從它的定義處到包含該定義的文件結(jié)尾處都是可見(jiàn)的；

3、鏈接鏈接：一個(gè)變量在組成程序的所有文件中的可見(jiàn)性（訪問(wèn)或者引用）；C語(yǔ)言中一共有三種不同的鏈接：1) 外部鏈接如果一個(gè)變量在組成一個(gè)程序的所有文件中的任何位置都可以被訪問(wèn)，則稱該變量支持外部鏈接；

2) 內(nèi)部鏈接如果一個(gè)變量只可以在定義其自身的文件中的任何位置被訪問(wèn)，則稱該變量支持內(nèi)部鏈接。

3) 空鏈接如果一個(gè)變量只是被定義其自身的當(dāng)前代碼塊所私有，不能被程序的其他部分所訪問(wèn)，則成該變量支持空鏈接

我們來(lái)看一個(gè)代碼示例：

#include

inta = 0;// 全局初始化區(qū)

char*p1;//全局未初始化區(qū)

intmain()

{

intb;//b在棧區(qū)

chars[] = "abc";//棧

char*p2; //p2在棧區(qū)

char*p3 = "123456";//123456

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淺析嵌入式C語(yǔ)言的高級(jí)用法