淺談C內(nèi)存分配(轉(zhuǎn)自LUPA論壇,infohunter)
很早之前寫的了,現(xiàn)在發(fā)到C版來。
關(guān)于C語言內(nèi)存方面的話題要真說起來的話那恐怕就沒頭了,所以本文僅僅是一個(gè)淺談。
關(guān)于內(nèi)存問題不同平臺之間有一定的區(qū)別。本文所指的平臺是x86的Linux平臺
用C語言做程序(其實(shí)其他語言也一樣),不僅要熟悉語法,其實(shí)很多相關(guān)的背景知識也很重要。在學(xué)習(xí)和研究C語言中內(nèi)存分配的問題前,首先要了解一下Linux分配給進(jìn)程(運(yùn)行中的程序)的地址空間是什么樣的。
總的來說有3個(gè)段,即代碼段,數(shù)據(jù)段和堆棧段(學(xué)過匯編的朋友一定很熟悉了)。代碼段就是存儲程序文本的,所以有時(shí)候也叫做文本段,指令指針中的指令就是
從這里取得。這個(gè)段一般是可以被共享的,比如你在Linux開了2個(gè)Vi來編輯文本,那么一般來說這兩個(gè)Vi是共享一個(gè)代碼段的,但是數(shù)據(jù)段不同(這點(diǎn)有
點(diǎn)類似C++中類的不同對象共享相同成員函數(shù))。數(shù)據(jù)段是存儲數(shù)據(jù)用的,還可以分成初始化為非零的數(shù)據(jù)區(qū),BSS,和堆(Heap)三個(gè)區(qū)域。初始化非零
數(shù)據(jù)區(qū)域一般存放靜態(tài)非零數(shù)據(jù)和全局的非零數(shù)據(jù)。BSS是Block Started by
Symbol的縮寫,原本是匯編語言中的術(shù)語。該區(qū)域主要存放未初始化的全局?jǐn)?shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)。還有就是堆了,這個(gè)區(qū)域是給動態(tài)分配內(nèi)存是使用的,也就是用
malloc等函數(shù)分配的內(nèi)存就是在這個(gè)區(qū)域里的。它的地址是向上增長的。最后一個(gè)堆棧段(注意,堆棧是Stack,堆是Heap,不是同一個(gè)東西),堆
棧可太重要了,這里存放著局部變量和函數(shù)參數(shù)等數(shù)據(jù)。例如遞歸算法就是靠棧實(shí)現(xiàn)的。棧的地址是向下增長的。具體如下:
========高地址 =======
程序棧 堆棧段
向下增長
“空洞” =======
向上增長
堆
------ 數(shù)據(jù)段
BSS
------
非零數(shù)據(jù)
=========低地址 =======
========= =======
代碼 代碼段
========= =======
需要注意的是,代碼段和數(shù)據(jù)段之間有明確的分隔,但是數(shù)據(jù)段和堆棧段之間沒有,而且棧是向下增長,堆是向上增長的,因此理論上來說堆和棧會“增長到一起”,但是操作系統(tǒng)會防止這樣的錯(cuò)誤發(fā)生,所以不用過分擔(dān)心。
有了以上理論做鋪墊,下面就說動態(tài)內(nèi)存的分配。上面說了,動態(tài)內(nèi)存空間是在堆中分配的。實(shí)現(xiàn)動態(tài)分配的也就是下面幾個(gè)函數(shù):
stdlib.h :
void *malloc(size_t size);
void *calloc(size_t nmemb, size_t size);
void *realloc(void *ptr, size_t size);
void free(void *ptr);
一個(gè)一個(gè)說吧。malloc就是分配一個(gè)size大小的內(nèi)存空間,并且用一個(gè)void類型的指針指向這個(gè)空間,然后返回這個(gè)指針。也就是說,malloc
返回了一個(gè)指向size大小的空間的void類型的指針,如果要使用這個(gè)空間,還得把void*類型轉(zhuǎn)換成一個(gè)你需要的類型,比如int*之類。
calloc和malloc基本一樣,不同的是有兩點(diǎn),一是calloc分配的空間大小是由nmemb*size決定的,也就是說nmemb是條目個(gè)數(shù),
而size可以看成是條目的大小,計(jì)算總空間任務(wù)由calloc去做。二是calloc返回的空間都用0填充,而malloc則不確定內(nèi)存中會有什么東
西。realloc是用來改變已經(jīng)分配的空間的大小。指針ptr是void類型的,它應(yīng)該指向一個(gè)需要重新分配大小的空間,而size參數(shù)則是重新分配之
后的整個(gè)空間大小,而不是增加的大小。同樣,返回的是一個(gè)指向新空間的指針。free用來釋放由上面3個(gè)函數(shù)分配的空間,其參數(shù)就是指向某空間的指針。
基本就這些了,這些都是比較基礎(chǔ)的話題,高級話題和細(xì)節(jié)問題還有很多,這里就不進(jìn)行說明了,有機(jī)會我會繼續(xù)總結(jié)一番的