淺談C內(nèi)存分配(轉(zhuǎn)自L(fǎng)UPA論壇,infohunter)
很早之前寫(xiě)的了,現(xiàn)在發(fā)到C版來(lái)。
關(guān)于C語(yǔ)言?xún)?nèi)存方面的話(huà)題要真說(shuō)起來(lái)的話(huà)那恐怕就沒(méi)頭了,所以本文僅僅是一個(gè)淺談。
關(guān)于內(nèi)存問(wèn)題不同平臺(tái)之間有一定的區(qū)別。本文所指的平臺(tái)是x86的Linux平臺(tái)
用C語(yǔ)言做程序(其實(shí)其他語(yǔ)言也一樣),不僅要熟悉語(yǔ)法,其實(shí)很多相關(guān)的背景知識(shí)也很重要。在學(xué)習(xí)和研究C語(yǔ)言中內(nèi)存分配的問(wèn)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(lái)說(shuō)有3個(gè)段,即代碼段,數(shù)據(jù)段和堆棧段(學(xué)過(guò)匯編的朋友一定很熟悉了)。代碼段就是存儲(chǔ)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(kāi)了2個(gè)Vi來(lái)編輯文本,那么一般來(lái)說(shuō)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(lèi)似C++中類(lèi)的不同對(duì)象共享相同成員函數(shù))。數(shù)據(jù)段是存儲(chǔ)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(xiě),原本是匯編語(yǔ)言中的術(shù)語(yǔ)。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(dòng)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(zhǎng)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
??商匾?,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(zhǎng)的。具體如下:
========高地址 =======
程序棧 堆棧段
向下增長(zhǎng)
“空洞” =======
向上增長(zhǎng)
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(méi)有,而且棧是向下增長(zhǎng),堆是向上增長(zhǎng)的,因此理論上來(lái)說(shuō)堆和棧會(huì)“增長(zhǎng)到一起”,但是操作系統(tǒng)會(huì)防止這樣的錯(cuò)誤發(fā)生,所以不用過(guò)分擔(dān)心。
有了以上理論做鋪墊,下面就說(shuō)動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配。上面說(shuō)了,動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間是在堆中分配的。實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(shuō)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(lèi)型的指針指向這個(gè)空間,然后返回這個(gè)指針。也就是說(shuō),malloc
返回了一個(gè)指向size大小的空間的void類(lèi)型的指針,如果要使用這個(gè)空間,還得把void*類(lèi)型轉(zhuǎn)換成一個(gè)你需要的類(lèi)型,比如int*之類(lèi)。
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(shuō)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(huì)有什么東
西。realloc是用來(lái)改變已經(jīng)分配的空間的大小。指針ptr是void類(lèi)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(lái)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(huà)題,高級(jí)話(huà)題和細(xì)節(jié)問(wèn)題還有很多,這里就不進(jìn)行說(shuō)明了,有機(jī)會(huì)我會(huì)繼續(xù)總結(jié)一番的