面试经常问的C语言变量在内存中的分布（VC6.0）

C/C++变量在内存中的分布在笔试时经常考到，虽然简单，但也容易忘记，因此在这作个总结，以加深印象。

一：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int g_i = 100;
int g_j = 200;
int g_k, g_h;
int main()
{
const int MAXN = 100;
int *p = (int*)malloc(MAXN * sizeof(int));
static int s_i = 5;
static int s_j = 10;
static int s_k;
static int s_h;
int *pi = new int(1);
int *pj = new int(1);
int i = 5;
int j = 10;
int k = 20;
int f, h;
char *pstr1 = "MoreWindows123456789";
char *pstr2 = "MoreWindows123456789";
char *pstr3 = "Hello";

printf("堆中数据地址：0x%08x\n", p);
printf("堆中数据地址：0x%08x\n", pi);
printf("堆中数据地址：0x%08x\n", pj);

putchar('\n');
printf("栈中数据地址(有初值)：0x%08x = %d\n", &i, i);
printf("栈中数据地址(有初值)：0x%08x = %d\n", &j, j);
printf("栈中数据地址(有初值)：0x%08x = %d\n", &k, k);
printf("栈中数据地址(无初值)：0x%08x = %d\n", &f, f);
printf("栈中数据地址(无初值)：0x%08x = %d\n", &h, h);

putchar('\n');
printf("静态数据地址(有初值)：0x%08x = %d\n", &s_i, s_i);
printf("静态数据地址(有初值)：0x%08x = %d\n", &s_j, s_j);
printf("静态数据地址(无初值)：0x%08x = %d\n", &s_k, s_k);
printf("静态数据地址(无初值)：0x%08x = %d\n", &s_h, s_h);

putchar('\n');
printf("全局数据地址(有初值)：0x%08x = %d\n", &g_i, g_i);
printf("全局数据地址(有初值)：0x%08x = %d\n", &g_j, g_j);
printf("全局数据地址(无初值)：0x%08x = %d\n", &g_k, g_k);
printf("全局数据地址(无初值)：0x%08x = %d\n", &g_h, g_h);

putchar('\n');
printf("字符串常量数据地址：0x%08x 指向 0x%08x 内容为-%s\n", &pstr1, pstr1, pstr1);
printf("字符串常量数据地址：0x%08x 指向 0x%08x 内容为-%s\n", &pstr2, pstr2, pstr2);
printf("字符串常量数据地址：0x%08x 指向 0x%08x 内容为-%s\n", &pstr3, pstr3, pstr3);
free(p);
return 0;
}

运行结果（不同的机器运行的结果（相对位置）会略有不同，因为堆栈、全局变量等分布是由操作系统决定的）



总之，字符串常量和栈中数据相邻（栈中无论有无初值总是在一起）；有初值全局和静态变量一起，无处置的全局和静态变量一起，并且相邻；堆自己再占一块，并且不是连续的，是链表的形式。除了栈中的变量（局部变量和参数），先声明的地址在高位，后声明在低位。

二：

#include <stdio.h>
void fun(int i)
{
int j = i;
static int s_i = 100;
static int s_j;

printf("子函数的参数:        0x%p = %d\n", &i, i);
printf("子函数 栈中数据地址: 0x%p = %d\n", &j, j);
printf("子函数 静态数据地址(有初值): 0x%p = %d\n", &s_i, s_i);
printf("子函数 静态数据地址(无初值): 0x%p = %d\n", &s_j, s_j);
}
int main()
{
int i = 5;
static int s_i = 100;
static int s_j;

printf("主函数 栈中数据地址: 0x%p = %d\n", &i, i);
printf("主函数 静态数据地址(有初值): 0x%p = %d\n", &s_i, s_i);
printf("子函数 静态数据地址(无初值): 0x%p = %d\n", &s_j, s_j);
putchar('\n');

fun(i);
return 0;
}

总之，主函数中栈的地址都要高于子函数中参数及栈地址，证明了栈的伸展方向是由高地址向低地址扩展的。主函数和子函数中静态数据的地址也是相邻的，说明程序会将已初始化的全局变量和表态变量分配在一起，未初始化的全局变量和表态变量分配在另一起。

三 知识补充：

在进行c/c++变成时，需要程序员对内存的了解比较精准。经常需要操作的内存分为以下几个类别：

1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由os回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。

3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放。

4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。

5、程序代码区—存放函数体的二进制代码
四 堆栈的申请内存大小和效率

栈：在windows下，栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域，这句话的意思是栈顶的地址和栈的栈的最大容量是系统预先设计好的，如果申请的空间超过栈的剩余空间，将提示overflow。申请速度快，不由程序员控制。

堆：是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域，因为是系统用链表存储空闲的内存地址，堆的大小受限于系统有效的虚拟内存，堆获得的空间比较灵活，比较大。但是分配的速度较栈慢，需要程序员申请和释放。（java虽然有自动回收机制，有时候也得需要人为的设置为null，告诉jvm回收程序可以回收了）。

五 额外知识补充：
1 变量可以存储在内存的不同地方，这依赖于它们的生成期。在函数上部定义的变量（全局变量或static外部变量）和在函数内部定义的static变量，其生存期就是程序运行的全过程。这些变量被存储在数据段(Data　Segment)中。数据段是在内存中为这些变量留出的一段大小固定的空间，它分为二部分，一部分用来初始化变量，另一部分用来存放未初始化的变量。

2 在函数内部定义的auto变量（没有用关键字static定义的变量）的生成期从程序开始执行其所在的程序块代码时开始，到程序离开该程序块时为止。作为函数参数的变量只在调用该函数期间存在。这些变量被存储在栈(stack)中。栈是内存中的一段空间，开始很小，以后逐渐自动变大，直到达到某个预定义的界限。

3 当用malloc等函数给指针分配一个地址空间的时候，这个分配的内存块位于一段名为“堆（heap）”的内存空间中。堆开始时很小，但调用malloc或clloc等内存分配函数时它就会增大。堆可以和数据段或栈共用一个内存段，也可以有它自己的内存段，这完全取决于编译选项和操作系统。与栈相似，堆也有一个增长界限，并且决定这个界限的规则与栈相同。

4 对于一个进程的内存空间而言，可以在逻辑上分为 3 个部分：代码区、静态数据区、动态数据区。动态数据区一般就是“堆栈”（heap stack）。全局变量和静态变量的存储是在静态区，本地变量是存储在动态数据区。可以看出本地比变量和全局变量分配的内存地址差了十万八千里。