注：博客中内容主要来自《狄泰软件学院》，博客仅当私人笔记使用。
测试环境：Ubuntu 10.10
GCC版本：4.4.5
一、程序中的栈（行为：后进先出）
1) 栈是现代计算机程序里最为重要的概念之一
2) 栈在程序中用于维护函数调用上下文
3) 函数中的参数和局部变量存储在栈上
esp：栈指针
4) 栈保存了一个函数调用所需的维护信息
- 参数
- 返回地址
- 局部变量
- 调用上下文
- ...
ebp：扩展基址指针
二、函数调用过程
1) 每次函数调用都对应着一个栈上的活动记录
- 调用函数的活动记录位于栈的中部
- 被调函数的活动记录位于栈的顶部(被调用的函数g()需要出栈，放在栈顶)
2) 函数调用的栈变化一
从main()开始运行
3) 函数调用的栈变化二
当main()调用f()
f()的Old ebp是为了执行完函数后跳回进入函数main()时的地址。
4) 函数调用的栈变化三
当从f()调用中返回main()
f()通过ebp返回之前的地址。esp也会回退，但是原来栈中的内存数据没有立即消失。之前提到过函数不要返回局部变量地址或者局部数组，是因为如果main()函数中的f()返回地址后，如果立即调用其它函数，可能会产生野指针。新的函数覆盖到了f()当时存储的区域！
5) 函数调用栈上的数据
1. 函数调用时，对应的栈空间在函数返回前是专用的
2. 函数调用结束后，栈空间将被释放，数据不再有效
编程实验
指向栈数据的指针
39-1.c
#include <stdio.h>
int* g()
{
int a[10] = {0};
return a;
}
void f()
{
int i = 0;
int b[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
int* pointer = g(); //想用pointer指针指向g()中的数组
//为了证明栈空间数据返回可能出错，注释掉
for(i=0;i<10;i++)
{
b[i] = pointer[i];
}
for(i=0; i<10; i++)
{
printf("%d\n",b[i]); //为了证明栈空间数据返回可能出错，注释掉，修改如下
//printf("%d\n",pointer[i]); //这样出现野指针
}
}
int main()
{
f();
return 0;
}操作：
1) gcc 39-1.c -o 39-1.out编译有警告：
39-1.c:7:2: warning: function returns address of local variable [-Wreturn-local-addr]
return a;
^
警告：函数返回局部变量地址(返回了局部数组地址)运行程序：
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0分析：
pointer指向的数组，每个元素数值都为0，因此这里打印0。但是g()函数返回后，栈空间中的值是会被改变。
注释掉：
39-1.c
#include <stdio.h>
int* g()
{
int a[10] = {0};
return a;
}
void f()
{
int i = 0;
int b[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
int* pointer = g(); //想用pointer指针指向g()中的数组
/*
for(i=0;i<10;i++)
{
b[i] = pointer[i];
}
*/
for(i=0; i<10; i++)
{
printf("%d\n",pointer[i]); //直接打印栈销毁后栈空间的数据
}
}
int main()
{
f();
return 0;
}编译有警告：
39-1.c:7:2: warning: function returns address of local variable [-Wreturn-local-addr]
return a;
^
警告：返回局部变量地址运行结果：
0
-1217593344
0
0
-1076373848
-1219029953
-1217590592
134514048
-1076373916
-1219030000分析：
g()函数在f()栈空间调用后被销毁，但是新调用printf()函数会覆盖掉刚才临时存储g()函数的栈空间，导致数据被修改。
三、程序中的堆
1) 堆是程序中一块预留的内存空间，可由程序自由使用
2) 堆中被程序申请使用的内存在被主动释放前将一直有效
面试题：为什么有了栈还需要堆？
栈上的数据在函数返回后就会被释放掉，无法传递到函数外部，如：局部数组
3) C语言程序中通过库函数的调用获得堆空间
- 头文件：malloc.h <malloc.h>
- malloc--以字节的方式动态申请堆空间
- free--将堆空间归还给系统
4) 系统对堆空间的管理方式
- 空闲链表法，位图法，对象池法等等
遍历内存大小，对比申请的内存和节点空间大小，如果大小接近就使用。之前提到为什么申请的堆空间比自己申请的大，因为链表节点占用一些大小！
四、程序中的静态存储区（编译时就知道大小，运行时才分配空间）rodata
1) 静态存储区随着程序的运行而分配空间
2) 静态存储区的生命周期直到程序运行结束
3) 在程序的编译期静态存储区的大小就已经确定
4) 静态存储区主要用于保存全局变量和静态局部变量
5) 静态存储区的信息最终会保存到可执行程序中
编程实验
静态存储区的验证
39-2.c
#include <stdio.h>
int g_v = 1;
static int g_vs = 2; //static使g_vs只能在这个文件中使用
void f()
{
static int g_vl = 3;
printf("%p\n", &g_vl);
}
int main()
{
printf("%p\n", &g_v);
printf("%p\n", &g_vs);
f();
return 0;
}
操作：
1) gcc 39-2.c -o 39-2.out编译正确，打印结果：
0x804a014
0x804a018
0x804a01c分析：
这三个变量都放在静态存储区，编译阶段是连续的，所以三个变量地址才是连续的。
证实：大小和位置编程序编译期就确定了。
小结：
1) 栈，堆和静态存储区是程序中的三个基本数据区
- 栈区主要用于函数调用的使用
- 堆区主要是用于内存的动态申请和归还（不归还会导致内存泄露，程序运行越来越慢，直到崩溃）
- 静态存储区用于保存全局变量和静态变量（编译阶段就固定了静态存储区大小）
