简要概括自建网站的优缺点,莱芜都市网招聘,深圳专业建站公司技术好,自已做的网站怎么做域名解析内存分布 内存分布图内存的属性#xff1a;只读空间只读空间的特点编程注意事项 栈空间栈的工作原理栈的特点栈溢出与堆的区别 堆空间堆的特点内存分配函数内存泄漏总结 内存分布图
内存的属性#xff1a;
在C语言中#xff0c;内存的属性主要取决于它是如何分配的以及它在… 内存分布 内存分布图内存的属性只读空间只读空间的特点编程注意事项 栈空间栈的工作原理栈的特点栈溢出与堆的区别 堆空间堆的特点内存分配函数内存泄漏总结 内存分布图
内存的属性
在C语言中内存的属性主要取决于它是如何分配的以及它在程序中的作用。我们可以将内存分为以下几个主要类别 静态存储区Static Storage Duration 静态变量和全局变量存储在这里。这些变量在程序启动时初始化在程序结束时销毁。它们的生命周期是整个程序的执行过程。内存由编译器自动管理程序员无需手动释放。 自动存储区Automatic Storage Duration 函数内部定义的局部变量通常存储在此区域。这些变量在函数调用开始时创建在函数结束时销毁。每次调用函数都会为这些变量分配新的空间。 动态存储区Dynamic Storage Duration 通过malloc、calloc、realloc等函数分配的内存块。这些内存块可以在程序运行期间任何时间点分配或释放。程序员负责管理这部分内存使用free函数来释放不再需要的内存以防止内存泄漏。 线程存储区Thread Storage Duration, C11引入 使用_Thread_local关键字声明的变量存储在这里。这些变量为每个线程单独实例化一次并且存在于线程的整个生命周期中。 常量存储区 字符串字面量和其他常量数据通常存储在这里。这部分内存中的值不应该被修改尝试修改可能导致未定义行为。 堆栈Stack与堆Heap 堆栈用于实现自动存储区具有快速分配和释放的特点因为它的操作遵循后进先出LIFO原则。堆用于实现动态存储区允许更灵活的内存管理但分配和释放速度相对较慢。
每种类型的内存都有其特定的用途和管理方式理解它们的区别对于编写高效且无错误的C程序至关重要。此外了解这些概念有助于避免常见的编程错误如内存泄漏、悬空指针和缓冲区溢出等。 最重要的内存属性就是大小和位置 大小在哪里
编译-汇编-链接-运行
链接就是把.o文件链接在一起生成可执行文件如下图所示放到section中就是放到各个段中 一个变量存放的位置不同效果是否不同呢 运行如下代码测试
#include stdio.h
int main(int argc, char **argv[])
{int a 0x10;printf(the a is %p\n, a);printf(main is %p\n, main);return 0;
}输出结果如下可以看到这两个地址相差很远猜测应该在不同的段中~
the a is 000000000061FE1C
main is 0000000000401550修改成全局变量看一下输出结果如何 #include stdio.h
int a 0x10;
int main(int argc, char **argv[])
{printf(the a is %p\n, a);printf(main is %p\n, main);return 0;
}输出结果如下可以看到两个地址相差很小猜测在同一个段中~
the a is 0000000000403010
main is 0000000000401550内存分布图
高地址
---------------------------------
内核空间应用程序不可访问
---------------------------------3G
栈空间局部变量 RW
---------------------------------
运行时的堆空间malloc分配的内存
---------------------------------
全局数据空间初始化的、未初始化的static RW data bss
只读数据段字符串常量、Hello world! R TEXT
代码段code R TEXT
---------------------------------
0x0;低地址只读空间 只读空间是静态空间整个程序结束时释放内存生存周期最长。 代码段存放程序代码可读不可写存放程序执行代码的二进制机器指令
修改代码段的内容会导致程序崩溃下面是示例程序
#include stdio.h
int a 0x10;
int main()
{printf(the a is %p\n, a);printf(main is %p\n, main);unsigned char *p (unsigned char *)main;printf(p[0] is %x\n, p[0]);p[0] 0x90;printf(p[0] is %x\n, p[0]);return 0;
}win10的运行结果
the a is 0000000000403010
main is 0000000000401550
p[0] is 55后面的内容就输出不成功了程序崩溃了在linux系统中这里能提示出现了段错误。 在C语言中只读空间Read-Only Memory, ROM通常用于存储程序运行期间不应该被修改的数据。这类数据包括但不限于 字符串字面量当你在代码中使用字符串如Hello, world!时这些字符串常量会被存储在只读区域。 全局或静态常量使用const关键字声明的全局变量或静态变量如果初始化了则它们可能会被放置在只读段中。例如 const int MAX_SIZE 100;函数代码编译后的机器指令一般也被存放在只读内存区域以防止意外或恶意地修改程序的行为。 其他不可变数据结构一些编译器和链接器可能会选择将特定类型的常量数据放入只读段以优化程序性能和保护数据完整性。
只读空间的特点 不可修改性一旦程序加载这部分内存中的内容不能被程序修改。任何尝试修改只读内存的行为都会导致未定义行为这可能包括程序崩溃或安全漏洞。 共享性由于只读数据不会改变多个进程可以共享同一块只读内存从而节省内存资源。例如当多个进程执行同一个程序时它们可以共享该程序的代码部分。 持久性只读数据通常在程序启动时加载并且在整个程序运行期间保持不变直到程序结束。
编程注意事项
当你编写C程序时应该避免尝试修改任何你认为是只读的数据。如果你需要修改一个看起来像是常量的东西那么你应该确保它不是存储在只读内存中或者创建一个可写的副本。此外在某些嵌入式系统开发环境中了解如何正确配置和使用只读内存对于优化性能和资源管理非常重要。 栈空间 程序运行时的空间函数内部使用的变量函数一旦返回就释放了生存周期在函数内较短。 使用size命令查看可执行文件的大小局部变量一旦返回之后就失效了访问不了了全局变量赋值之前放在bss段赋值之后放在data段static变量没有初始化的放在bss段。使用nm命令查看可执行文件中的符号表。 nm .\修改代码段.exe
PS E:\CProject\内存分布图\output size .\修改代码段.exetext data bss dec hex filename9868 2244 2432 14544 38d0 .\修改代码段.exe栈空间Stack是计算机内存中用于存储程序运行时数据结构的一个区域具有后进先出LIFO, Last In First Out的操作特性。在C语言编程中栈空间主要用于以下几种用途 函数调用每当一个函数被调用时一个新的栈帧也叫激活记录会被创建并压入栈顶。这个栈帧包含了该函数的局部变量、参数以及返回地址等信息。 局部变量存储在函数内部定义的自动变量即没有使用static修饰符的变量通常会被分配到栈上。这些变量在函数调用开始时创建在函数结束时自动销毁。 保存寄存器状态当函数调用发生时为了保证调用者环境的安全CPU寄存器的内容也会被保存到栈上并在函数返回前恢复。 临时数据编译器可能还会使用栈来存储中间计算结果或其他临时性数据。
栈的工作原理
栈指针Stack Pointer, SP这是一个特殊的寄存器指向当前栈顶的位置。压栈Push将数据项添加到栈顶。这会减少SP的值在大多数架构中栈是从高地址向低地址增长的。弹栈Pop从栈顶移除数据项并将其值赋予另一个位置或寄存器。这会增加SP的值。栈帧Frame每个函数调用都会创建一个新的栈帧它包含该函数所需的所有信息如局部变量、参数和返回地址。
栈的特点
快速访问由于栈的操作简单且直接仅涉及栈顶因此其操作速度非常快。自动管理栈上的内存由编译器自动管理程序员无需显式地释放内存。有限大小栈的空间通常是有限的如果超出这个限制就会导致栈溢出错误。例如递归深度过大或者局部变量占用过多空间都可能导致这种情况。
栈溢出
栈溢出是指栈空间耗尽的情况可能会导致程序崩溃或者其他未定义行为。常见的原因包括无限递归、过大的局部数组等。为了避免栈溢出应该注意避免不必要的深递归调用并谨慎处理大尺寸的局部变量。
与堆的区别
栈和堆都是程序用来动态分配内存的区域但它们有着显著的不同
分配方式栈是由编译器自动管理的而堆需要程序员通过诸如malloc、calloc、realloc和free等函数手动管理。生存期栈上的对象在其对应的函数调用结束后自动消失堆上的对象则持续存在直到显式释放。性能由于栈的操作更简单所以通常比堆更快。大小一般而言栈的大小相对较小而堆可以扩展到系统可用内存的最大限度。
了解栈的工作机制对于编写高效、安全的C代码非常重要尤其是在设计复杂的数据结构和算法时。 堆空间
程序运行时可以自由自我管理的分配和释放的空间。生命周期由程序员来决定。 分配malloccallocreallocnew malloc();一旦分配成功就返回分配好的地址给我们只需要接收对于这个新地址的读法由程序员灵活把握输入参数指定分配的大小单位是B。
char *p;
p (char *)malloc(10*sizeof(char));
if (p NULL)
{// error
}malloc函数的用法
#include stdio.h
#include stdlib.h
int main()
{int *p (int *)malloc(10 * sizeof(int));if (p NULL){printf(malloc failed\n);return -1;}
}释放freedelete free 和 malloc是配套使用的malloc分配的内存一定要用free释放否则会造成内存泄漏free();释放malloc分配的内存释放之后这块内存就可以被再次分配了。
堆空间Heap是内存中用于动态分配内存的一个区域它允许程序在运行时请求和释放任意大小的内存块。与栈不同的是堆的空间管理是由程序员负责的并且它的内存分配不依赖于函数调用栈。以下是关于C语言中堆空间的一些重要信息
堆的特点 动态内存分配堆主要用于在程序运行期间动态地分配和释放内存。这意味着可以在程序执行过程中根据需要分配内存而不是在编译时确定。 手动管理与栈上的自动变量不同堆上的内存分配和释放必须由程序员显式地进行。这提供了更大的灵活性但也增加了管理和维护的复杂性。 生存期长堆上分配的对象在其被显式释放之前一直存在。这意味着它们可以跨越多个函数调用或整个程序的生命周期。 碎片化问题由于堆上的内存块可以以任意顺序分配和释放因此可能会导致内存碎片化即虽然有足够的总可用内存但没有足够大的连续内存块来满足新的分配请求。 较慢的操作速度相比栈操作堆上的分配和释放通常更慢因为涉及到更复杂的内存管理逻辑。
内存分配函数
C语言提供了几个标准库函数来处理堆上的内存分配和释放 malloc(size_t size)分配指定字节数的内存并返回指向这块内存的指针。如果分配失败则返回NULL。 calloc(size_t num, size_t size)为num个元素每个元素占用size字节的内存分配空间并将所有内容初始化为零。同样在分配失败时返回NULL。 realloc(void *ptr, size_t new_size)调整之前通过malloc、calloc或realloc分配的内存块的大小。它可以增大或缩小内存块。如果无法调整原内存块的大小它会尝试分配新的内存块并将旧数据复制过去然后释放旧的内存块。如果调整失败则返回NULL而原来的内存块保持不变。 free(void *ptr)释放之前分配的内存块。释放后的指针不应再被使用否则会导致未定义行为。
内存泄漏
当程序分配了堆上的内存但忘记释放时就会发生内存泄漏。这些未释放的内存块不能再被程序使用从而浪费了系统资源。长时间运行的应用程序如果不正确管理堆内存可能会逐渐消耗掉所有可用内存最终导致性能下降甚至崩溃。
为了避免内存泄漏应该确保每次调用malloc、calloc或realloc后都有相应的free调用来释放不再需要的内存。此外还可以使用一些工具和技术如Valgrind等内存调试工具来检测和预防内存泄漏。
总结
堆空间提供了一种灵活的方式来管理程序运行时所需的内存但同时也要求程序员更加小心谨慎地管理内存的分配和释放以避免常见的错误如内存泄漏、悬空指针等问题。理解如何有效地利用堆对于编写高效、可靠的C程序至关重要。
