C是怎样使用内存的

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C\C++

1、应用程序面对的地址实际是虚拟地址空间，每一个进程分配了一个独立的虚拟地址。

printf输出地址值输出的并不是真实的物理地址。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int		hoge;
	char	buf[256];

	printf("&hoge...%p\n",&hoge);

	printf("input initial value.");
	/*由于scanf连续从流中读入字符（换行也是一个字符），而不是以单位内容进行解释。
	当输入"123\n"时候，scanf读取"123"，而后面的getchar读取"\n"
	而fgets和sscanf组合使用可以避免这个问题
	*/
	fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
	sscanf(buf,"%d",&hoge);

	for(;;)
	{
		printf("hoge...%d",hoge);
		getchar();  //等待回车
		hoge++;
	}
	return 0;
}

让程序在两个窗口运行，发现打印的hoge地址相同，但是，他们数据并没有发生任何影响。

2、

C语言的变量有区间性的作用域。这种作用域有三种：全局变量（在函数之外声明的变量，在任何地方可见，用extern连接）、文件内部的静态变量（在函数之外声明的static变量，只在本文件中有效）、局部变量（函数内声明的变量）。

C语言的变量还有存储期的差别。静态存储期（全局变量、文件内部的静态变量、局部static变量的寿命从程序开始运行到结束都一直存在）、自动存储期（非static局部变量，用“栈“的机制来实现）。还有动态分配内存malloc，直到free为止。

现在输出各类指针的地址：

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

int			global_var;
static int		file_static_var;

void fun1()
{
	int	f1_var;
	static int f1_static_var;
	printf("&f1_var...%p\n",&f1_var);
	printf("&f1_static_var...%p\n",&f1_static_var);
} 

void fun2()
{
	int	f2_var;
	static int f2_static_var;
	printf("&f2_var...%p\n",&f2_var);
	printf("&f2_static_var...%p\n",&f2_static_var);
}

int main()
{
	printf("fun1...%p\n",fun1);  //指向函数的指针
	printf("fun2...%p\n",fun2);
	printf("string...%p\n","abc");  //指向字符串常量的指针
	printf("&global_var...%p\n",&global_var);  //指向字符串常量的指针
	printf("&file_static_var...%p\n",&file_static_var);  //指向字符串常量的指针

	fun1();
	fun2();

	int *p=(int *)malloc(sizeof(int));
	printf("&p...%p\n",p);  //指向字符串常量的指针
	free(p);

	return 0;
}

测试可以知道：

静态变量（全局变量、文件内static变量、函数内static变量）的地址很近。

函数指针、字符串常量的地址相对较近。

而自动变量f1_var和f2_var的地址一样，且离其他变量很远。

函数指针一般用于：1、GUI作为监听时候调用；2、用函数指针数组对行为进行分类处理。

函数自身的指针和字符串分配到“只读内存区域”。由于函数本身不可能修改、字符串常量不允许修改，所以它们放在只读内存区域。

静态变量从程序启动一直在内存中，也就是它们占有固定的区域。

自动变量存储在栈中，一旦函数结束运行，相应的自动变量的内存区域就会释放。

函数调用的过程如下：

1、调用函数时，参数从后往前按顺序压栈。
2、与函数相关的返回信息返回地址压栈。
3、跳到被调用函数的地址。
4、函数的自动变量压栈。
5、计算，可能有时候会有值放到栈中。
6、函数结束后，自动变量内存释放，使用返回信息返回原来的地址。
7、栈中移除调用方的参数。

malloc分配指定尺寸大小的内存块，返回内存块的首地址，如果分配失败（内存不足），返回NULL。这块内存需要用free来释放。像这种可以用任意顺序来释放的内存区域称为“堆”。

free需要注意的问题：调用free之后是不能引用对应的内存区域；但是，这块区域并不会马上被破坏掉。例如下面中pa释放掉了，但是pb还在用他。

int *pa;
pa=(int *)malloc(sizeof(int));
*pa=1234;
int *pb=pa;
free(pa);
pa=NULL;
printf("%d",*pb);

在大型程序中，可以做一个函数给free披一张皮，并且程序猿只能调用这个函数，在释放区域之前故意将区域破坏（可以胡乱的用一个像0xcc这样的值填充）。

3、大小端

小端模式：数据低位位于低字节中，数据高位位于高字节中；数据地址是低字节地址。

int a=0x12345678;
unsigned char *pa=(unsigned char *)&a;

printf("%x  %p\n",pa[0],&pa[0]); //16进制整数输出第一个字节的值
printf("%x  %p\n",pa[1],&pa[1]); //16进制整数输出第一个字节的值
printf("%x  %p\n",pa[2],&pa[2]); //16进制整数输出第一个字节的值
printf("%x  %p\n",pa[3],&pa[3]); //16进制整数输出第一个字节的值

测试结果为：

78 0012FF60

56 0012FF61

34 0012FF62

12 0012FF63

小端模式的数据存储如下：