C语言内存运行时不同变量是怎样分配的

753 内存寄存器

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 C语言内存运行时不同变量是怎样分配的？怎样验证C语言编译后的内存地址分配是否合理？ 0
2022-2-25 06:37:11　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 20 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 18 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 17 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 16 个回答。邀请回答科源机电该类别下有 15 个回答。邀请回答 liutiefu 该类别下有 15 个回答。邀请回答 kghfh 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 13 个回答。邀请回答 dgfdf 该类别下有 13 个回答。邀请回答 723662364d 该类别下有 13 个回答。邀请回答一巷清苑该类别下有 13 个回答。邀请回答 jsqueh 该类别下有 12 个回答。邀请回答红旧衫该类别下有 12 个回答。邀请回答早知该类别下有 12 个回答。邀请回答 Ehunt 该类别下有 12 个回答。邀请回答张峰9998 该类别下有 12 个回答。邀请回答 hy381 该类别下有 12 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 12 个回答。邀请回答 YOYOOO 该类别下有 12 个回答。邀请回答 h1654155275.6473 该类别下有 12 个回答。邀请回答举报新疆切糕相关推荐 • 请问单片机运行时候内存是如何分配的？ 308 • C6748内存分配运行时出错 1331 • C语言的readonly和const关键字介绍 1896 • Keil仿真全速运行时变量为什么没刷新 1335 • labview RT的前面板在自动运行时是怎么处理的 4921 • 请问有C运行时库源代码吗？ 1157 • 请问运行时模型是什么？ 845 • XC16编译器的malloc函数不能在运行时分配内存 2209 • 在Labview运行时。怎样可以拉伸选项卡控件 4596 • 怎样用C语言去实现点亮LED灯的设计呢 1200 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 （一）C程序内存分配 1.内存分配图解其中C程序的内存分配为栈区、堆区、全局区、常量区和代码区这五大区域，而全局区又分为.bss段和.data段。一般来说，代码区、数据区、.bss在程序运行之后，大小都是固定的，而栈区和堆区是根据数据的多少再自由的扩张，堆区从小到大扩张，栈区从大到小扩张（即堆区由低地址向高地址生长，栈区由高地址向低地址生长），合理分配和使用内存，能够使内存利用率最大化。 2.内存分配介绍 1、栈区（stack）栈区介绍栈区与堆区是相互毗邻的，并且生长方向相反；当栈指针触及到堆指针时，意味着栈空间已经被耗尽（如今地址空间越来越大，及虚拟内存技术发展，栈与堆可能放置在内存的任何地方，但生长方向依然还是相向的）。栈区域包含一个LIFO结构的程序栈，其通常放置在内存的高地址处，栈区按内存地址由高到低方向生长，其最大大小由编译时确定，速度快，但自由性差，最大空间不大。栈指针寄存器跟踪栈顶位置，每当有数值被压入栈中，栈顶指针会被调整，在一个函数的调用过程中，压入的一系列数值被称作“栈帧”，栈帧至少包含一个返回地址。存放内容临时创建和const定义的局部变量存放在栈区。函数调用和返回时，其入口参数和返回值存放在栈区。 2、堆区（heap）堆区介绍堆区通常用作动态内存分配，堆空间起始于BSS段的末尾，并按内存地址由低到高方向生长，其大小由系统内存/虚拟内存上限决定，速度较慢，但自由性大，可用空间大。存放内容堆区用于存放程序运行中被动态分布的内存段，可增可减。可以用malloc等函数实现动态分布内存。当有malloc函数分配的内存时必须用free函数进行内存释放，否则会造成内存泄漏。 3、全局区（静态区）全局区介绍和栈区一样，通常是用于那些在编译期间就能确定存储大小的变量的存储区，但它用于的是在整个程序运行期间都可见的全局变量和静态变量。全局区有.bss段和.data段组成，可读可写。 .bss段未初始化的全局变量存放在.bss段。初始化为0的全局变量和初始化为0的静态变量存放在.bss段。 .bss段不占用可执行文件空间，其内容有操作系统初始化。 .data段已经初始化的全局变量存放在.data段。静态变量存放在.data段。 .data段占用可执行文件空间，其内容有程序初始化。 const定义的全局变量存放在.rodata段。 4、常量区字符串、数字等常量存放在常量区。程序运行期间，常量区的内容不可以被修改。 5、代码区程序执行代码存放在代码区，其值不能修改（若修改则会出现错误）。字符串常量也有可能存放在代码区。（二）Ubuntu系统下实验验证 1.详细代码 #include #include int k1 = 1; //已初始化全局int型变量k1 int k2; //未初始化全局int型变量k2 static int k3 = 2; //已初始化静态全局int型变量k3 static int k4; //未初始化静态全局int型变量k4 int test() { int j1; int j2; printf("未初始化局部int型变量j1 ：%pn", &j1); printf("未初始化局部int型变量j2 ：%pn", &j2); return 0; } int main() { static int m1 = 2; //已初始化静态局部int型变量m1 static int m2; //未初始化静态局部int型变量m2 int i1; //未初始化局部int型变量i1 int i2; //未初始化局部int型变量i2 char p; //未初始化局部char型指针变量p char str[10] = "hello"; //已初始化局部char型数组str char var1 = "123456"; //已初始化局部char型指针变量var1 char var2 = "abcdef"; //已初始化局部char型指针变量var2 int p1 = malloc(4); //已初始化局部int型指针变量p1 int p2 = malloc(4); //已初始化局部int型指针变量p2 printf("栈区-变量地址n"); printf("未初始化局部int型变量i ：%pn", &i1); printf("未初始化局部int型变量i2 ：%pn", &i2); printf("未初始化局部char型指针变量p ：%pn", &p); printf("已初始化局部char型数组str ：%pn", str); test(); printf("n堆区-动态申请地址n"); printf("已初始化局部int型指针变量p1 ：%pn", p1); printf("已初始化局部int型指针变量p2 ：%pn", p2); printf("n.bss段地址n"); printf("未初始化全局int型变量 k2 ：%pn", &k2); printf("未初始化静态全局int型变量k4 ：%pn", &k4); printf("未初始化静态局部int型变量m2 ：%pn", &m2); printf("n.data段地址n"); printf("已初始化全局int型变量k1 ：%pn", &k1); printf("已初始化静态全局int型变量k3 ：%pn", &k3); printf("已初始化静态局部int型变量m1 ：%pn", &m1); printf("n常量区地址n"); printf("已初始化局部char型指针变量var1：%pn", var1); printf("已初始化局部char型指针变量var2：%pn", var2); printf("n代码区地址n"); printf("程序代码区main函数入口地址：%pn", &main); free(p1); free(p2); return 0; } 2.实验结果 3.实验结果分析栈区分配从理论上来说，栈区的地址应该是从高地址向低地址分配，但是我们可以看到上面的程序中同一main函数和test函数内的变量却是按照从低地址向高地址分配，这是为什么呢？经过查阅网上资料，得出的结果如下：同一函数内的局部变量的地址分配的大小不能说明问题，因为编译器分配空间可以随意，得看多个函数调用时分配局部变量的地址大小。所以这里我使用test函数和main函数里的局部变量定义来分析栈区地址分配是否是从高到低，结果如上图：其中：main函数的变量i的地址为0x7ffc838074e8，test函数的变量j1分配的地址为0x7ffc838074c0，可以看出栈区地址分配是从高地址往低地址生长。最终实验结果还是符合理论的。堆区分配可以看出，堆区地址分配是从高地址往低地址分配的，实验结果与理论相符合。（三）STM32系统下实验验证 1.详细代码 #include "led.h" #include "delay.h" //#include "key.h" #include "sys.h" #include "usart.h" #include #include int k1 = 1; //已初始化全局int型变量k1 int k2; //未初始化全局int型变量k2 static int k3 = 2; //已初始化静态全局int型变量k3 static int k4; //未初始化静态全局int型变量k4 int main(void) { delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 uart_init(115200); //串口初始化为115200 LED_Init(); //LED端口初始化 //KEY_Init(); //初始化与按键连接的硬件接口 while(1) { static int m1 = 2; //已初始化静态局部int型变量m1 static int m2; //未初始化静态局部int型变量m2 int i1; //未初始化局部int型变量i1 int i2; //未初始化局部int型变量i2 char p; //未初始化局部char型指针变量p char str[10] = "hello"; //已初始化局部char型数组str char var1 = "123456"; //已初始化局部char型指针变量var1 char var2 = "abcdef"; //已初始化局部char型指针变量var2 int p1 = malloc(4); //已初始化局部int型指针变量p1 int p2 = malloc(4); //已初始化局部int型指针变量p2 printf("栈区-变量地址rn"); printf("未初始化局部int型变量i1 :0x%prn", &i1); printf("未初始化局部int型变量i2 :0x%prn", &i2); printf("未初始化局部char型指针变量p :0x%prn", &p); printf("已初始化局部char型数组str :0x%prn", str); //test(); printf("n堆区-动态申请地址rn"); printf("已初始化局部int型指针变量p1 :0x%prn", p1); printf("已初始化局部int型指针变量p2 :0x%prn", p2); printf("n.bss段地址rn"); printf("未初始化全局int型变量k2 :0x%prn", &k2); printf("未初始化静态全局int型变量k4 :0x%prn", &k4); printf("未初始化静态局部int型变量m2 :0x%prn", &m2); printf("n.data段地址rn"); printf("已初始化全局int型变量k1 :0x%prn", &k1); printf("已初始化静态全局int型变量k3 :0x%prn", &k3); printf("已初始化静态局部int型变量m1 :0x%prn", &m1); printf("n常量区地址rn"); printf("已初始化局部char型指针变量var1:0x%prn", var1); printf("已初始化局部char型指针变量var2:0x%prn", var2); printf("n代码区地址rn"); printf("程序代码区main函数入口地址 :0x%prn", &main); free(p1); free(p2); } } 2.实验结果编译信息程序占用空间 Code：表示程序所占用 FLASH 的大小（FLASH）。 RO-data：即 Read Only-data，表示程序定义的常量，如 const 类型（FLASH）。 RW-data：即 Read Write-data，表示已被初始化的全局变量（SRAM） ZI-data：即 Zero Init-data，表示未被初始化的全局变量(SRAM) FLASH占用大小计算公式：Code+RO-data SRAM占用大小计算公式：RW-data+ZI-data 这里简要介绍一下FLASH和SRAM的区别：单片机中的FLASH和SRAM都有存储功能，但是存储类型不一样，FLASH是闪存，一般用来存储烧录的源码程序，断电不会丢失数据，相对于我们电脑来说是ROM（外存）；而SRAM存储的一般是CPU运行时产生的临时文件，相对于电脑来说是RAM（内存）。程序占用FLASH 大小为：6680字节（6332+348），所用的 SRAM 大小为：1824 个字节（84+1740）以下为stm32串口输出的数据：栈区-变量地址未初始化局部int型变量i1 :0x2000071c 未初始化局部int型变量i2 :0x20000718 未初始化局部char型指针变量p :0x20000714 已初始化局部char型数组str :0x20000708 堆区-动态申请地址已初始化局部int型指针变量p1 :0x20000128 已初始化局部int型指针变量p2 :0x20000130 .bss段地址未初始化全局int型变量k2 :0x20000004 未初始化静态全局int型变量k4 :0x2000000c 未初始化静态局部int型变量m2 :0x20000014 .data段地址已初始化全局int型变量k1 :0x20000000 已初始化静态全局int型变量k3 :0x20000008 已初始化静态局部int型变量m1 :0x20000010 常量区地址已初始化局部char型指针变量var1:0x08000230 已初始化局部char型指针变量var2:0x08000238 代码区地址程序代码区main函数入口地址 :0x08000145 3.实验结果分析从stm32串口输出的数据可以看出： stm32的代码区和常量区都分配在0x08000000储存地址（低地址）这一块，全局和静态变量、栈区和堆区的地址都分配在0x20000000储存地址（高地址）处。 stm32的栈区地址分配是按照高地址到低地址的方式进行分配，而堆区是按照低地址到高地址的方式进行分配，其他的区域基本上都按照从低地址向高地址的方式进行内存分配。 Keil软件里的芯片地址从keil软件的option中可以看出关于STM32内存的起始地址和总大小。比如说，ROM的起始地址为0x8000000，大小为0x80000；RAM的起始地址为0x20000000，大小为0x10000。（四）总结通过在不同平台进行编程验证C程序编译后在内存的地址分配，我更加深入地了解了不同变量及代码在内存中地址分配的不同，同时对于不同平台的C程序的内存分配也有了更加清晰的认识。由于作者水平有限，文中难免有疏漏之处，希望读者批评指正。

2022-2-25 13:41:04 评论举报张毕鹄