第39课 程序中的三国天下

Posted 2020-07-03

1. 程序中的栈

1.1 栈的简介

（1）栈中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

（4）栈保存了一个函数调用所需的维护信息

 

1.2 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，被调用函数的活动记录位于栈的顶部。

（2）函数调用栈的变化：以int main(){f();}→f(){}为例

 

  1.3 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

#include <stdio.h>

int* g()
{
    int a[10] = { 0 };
    
    return a; //返回栈中的数组
}

void f()
{
    int i = 0;
    int array[10] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

    int* pointer = g();//pointer指向g函数栈中的数组

    /*
    //当g函数返回后，马上将栈中的数组保存到array中
    //但如果有其他函数的调用，则pointer所指向栈中的数组数据将是无效的！
    for (int i = 0; i < 10;i++)
    {
        array[i] = pointer[i];
    }

    for (i = 0; i < 10;i++){
        printf("array[%d] = %d\n", i, array[i]);
    }
    */
}

int main()
{
    f();

    return 0;
}

2. 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。

（3）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）

（4）C语言中通过库函数的调用获得堆空间：malloc和free

（5）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）

 

3. 程序中的静态存储区

（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己经确定。

（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

#include <stdio.h>

int g_v = 1;     //静态区
static int g_vs; //静态区，只有本文件可见

void f()
{
    static int g_v1 = 3; //局部静态变量——静态区
    printf("g_v1 = %p\n", &g_v1);
}

int main()
{
    printf("g_v = %p\n", &g_v);     //g_v、g_vs、g_v1三者地址比较相邻
    printf("g_vs = %p\n", &g_vs);

    f();

    return 0;
}

4. 小结：三个基本数据区

（1）栈区主要用于函数调用的使用

（2）堆区主要用于内存的动态申请和归还

（3）静态存储区用于保存全局变量和静态变量