C程序内存管理

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2024-07-25 08:19:38 224人阅读

C程序的内存管理

熟悉Java语言的肯定知道，Java中内存管理是由虚拟机帮助我们完成的，在C/C++中可不是这样，程序员需要自己去分配和回收内存空间。本文记录了C程序在内存中存储结构、C变量和函数常见的存储类型、分配和回收内存等方面的内容。以下C程序所使用的编译器版本是GCC 4.4.7。

从一个C程序说起

文件的结构

对于以下这段Hello.c程序再熟悉不过了

#include<stdio.h>

int main(void)
{
        printf("Hello World\n");
        return 0;
}

下面使用gcc编译它，然后运行可执行文件，再查看可执行文件的存储结构

可以看出，可执行文件Hello在存储时（没有调入内存时）分为代码区（text），数据区（data）和未初始化数据区（bss）3个部分。另外3个字段中，dec表示十进制总和，hex表示十六进制总和，filename表示文件名。各段的具体说明如下：

（1）代码段（text segment）：存放CPU执行的机器指令。通常代码区是可以共享的（即另外的执行程序可以调用它）。代码区通常是只读的，以防止程序意外的修改它的指令。常量数据在编译时在代码区分配内存。代码区的指令包括操作码和操作对象（或对象的地址引用）。如果是立即数，就直接包含在代码中；如果是局部数据，将在运行时的栈空间中分配，然后在引用该数据的地址；如果是bss区和数据区，在代码中同样是引用该数据的地址。

（2）全局初始化数据区/静态数据区（initialized data segment/data segment），或者简称数据段：该区域包含了在程序中明确被初始化的全局变量，已经初始化的静态变量（包括全局静态变量和局部静态变量）。需要注意的是，被const声明的变量和字符串常量在代码段中分配内存。这和汇编语言中的数据段的概念是类似的。

（3）未初始化数据区bss（Block Started By Symbol）：存储的是未初始化的全局变量和未初始化的静态变量。bss区域的数据在程序执行前会被内核初始化为0或者空指针（NULL），这和栈中的变量是不同的，栈中的变量（局部变量）如果没有初始化就使用，系统会随机分配一个值给它，这是不安全的。

上述这些都是可执行文件的存储结构分析，其实运行时的内存结构和这个十分类似，只不过多了堆内存和栈内存区域，在后面会分析到。下面通过几个例子验证之。

还是以Hello.c程序为例