C程式運行時記憶體分布

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

void print(char *,int);
main()
{
    char *s1 = "abcde";
    char *s2 = "abcde";
    char s3[] = "abcd";
    long int *s4[100];
    char *s5 = "abcde";
    int a = 5;
    int b =6;//a,b在棧上，&a>&b 地址反向增長

    printf("variables address in main function:/n/
            s1=%p s2=%p s3=%p s4=%p s5=%p a=%p b=%p/n/n",/ 
            s1,s2,s3,s4,s5,&a,&b);
    printf("variables address in process call:/n");
    print("ddddddddd",5);//參數入棧從右至左進行,p先進棧,str後進 &p>&str
    printf("/nmain=%p print=%p/n",main,print);
    //列印程式碼片段中主函數和子函數的地址，編譯時間先編譯的地址低，後編譯的地址高main<print
}

 

棧和堆是在程式運行時候動態分配的，局部變數均在棧上分配。棧是反向增長的，地址遞減； malloc等分配的記憶體空間在堆空間。堆是正向增長的，地址遞增。 r,w變數在棧上(則&r>&w)，r,w所指內容在堆中(即r<w)。

=======================以下內容為網路轉載=======================

一般認為在c中分為這幾個儲存區：
    1. 棧 －－有編譯器自動分配釋放
    2. 堆 －－ 一般由程式員分配釋放，若程式員不釋放，程式結束時可能由OS回收
    3. 全域區（靜態區） －－ 全域變數和靜態變數的儲存是放在一塊的，初始化的全域變數和靜態變數在一塊地區，未初始化的全域變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊地區。程式結束釋放。
    4. 另外還有一個專門放常量的地方。程式結束釋放。    在函數體中定義的變數通常是在棧上，用malloc, calloc, realloc等分配記憶體的函數分配得到的就是在堆上。在所有函數體外定義的是全域量，加了static修飾符後不管在哪裡都存放在全域區（靜態區）,在所有函數體外定義的static變數表示在該檔案中有效，不能extern到別的檔案用，在函數體內定義的static表示只在該函數體內有效。另外，函數中的"adgfdf"這樣的字串存放在常量區。
比如：代碼:
int a = 0; //全域初始化區
char *p1; //全域未初始化區
main()
{
    int b; //棧
    char s[] = "abc"; //棧
    char *p2; //棧
    char *p3 = "123456"; //123456/0在常量區，p3在棧上。
    static int c = 0； //全域（靜態）初始化區
        p1 = (char *)malloc(10);
    p2 = (char *)malloc(20);
    //分配得來得10和20位元組的地區就在堆區。
    strcpy(p1, "123456");
    //123456/0放在常量區，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"最佳化成一塊。
} 

    還有就是函數調用時會在棧上有一系列的保留現場及傳遞參數的操作。
    棧的空間大小有限定，vc的預設是2M。棧不夠用的情況一般是程式中分配了大量數組和遞迴函式層次太深。有一點必須知道，當一個函數調用完返回後它會釋放該函數中所有的棧空間。棧是由編譯器自動管理的，不用你操心。
    堆是動態分配記憶體的，並且你可以分配使用很大的記憶體。但是用不好會產生記憶體流失。並且頻繁地malloc和free會產生記憶體片段（有點類似磁碟片段），因為c分配動態記憶體時是尋找匹配的記憶體的。而用棧則不會產生片段。
    在棧上存取資料比通過指標在堆上存取資料快些。
    一般大家說的堆棧和棧是一樣的，就是棧(stack)，而說堆時才是堆heap. 棧是先入後出的，一般是由高地址向低地址生長。

堆(heap)和堆棧(stack)的區別

2.1申請方式
stack:
由系統自動分配。 例如，聲明在函數中一個局部變數 int b; 系統自動在棧中為b開闢空間
heap:
需要程式員自己申請，並指明大小，在c中malloc函數
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運算子
如p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在棧中的。

2.2申請後系統的響應
棧：只要棧的剩餘空間大於所申請空間，系統將為程式提供記憶體，否則將報異常提示棧溢出。
堆：首先應該知道作業系統有一個記錄空閑記憶體位址的鏈表，當系統收到程式的申請時，
會遍曆該鏈表，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閑結點鏈表中刪除，並將該結點的空間分配給程式，另外，對於大多數系統，會在這塊記憶體空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。另外，由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小，系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閑鏈表中。

2.3

2.4申請效率的比較：
棧由系統自動分配，速度較快。但程式員是無法控制的。
堆是由new分配的記憶體，一般速度比較慢，而且容易產生記憶體片段,不過用起來最方便.
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配記憶體，他不是在堆，也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快記憶體，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。

2.5堆和棧中的儲存內容
棧： 在函數調用時，第一個進棧的是主函數中後的下一條指令（函數調用語句的下一條可執行語句）的地址，然後是函數的各個參數，在大多數的C編譯器中，參數是由右往左入棧的，然後是函數中的局部變數。注意靜態變數是不入棧的。當本次函數調用結束後，局部變數先出棧，然後是參數，最後棧頂指標指向最開始存的地址，也就是主函數中的下一條指令，程式由該點繼續運行。
堆：一般是在堆的頭部用一個位元組存放堆的大小。堆中的具體內容有程式員安排。

2.6存取效率的比較

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的；
而bbbbbbbbbbb是在編譯時間就確定的；
但是，在以後的存取中，在棧上的數組比指標所指向的字串(例如堆)快。
比如：
#i nclude <...>
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
對應的彙編代碼
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一種在讀取時直接就把字串中的元素讀到寄存器cl中，而第二種則要先把指標值讀到edx中，在根據edx讀取字元，顯然慢了。

2.7小結：
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出：
使用棧就象我們去飯館裡吃飯，只管點菜（發出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。

堆和棧的區別主要分：
作業系統方面的堆和棧，如上面說的那些，不多說了。
還有就是資料結構方面的堆和棧，這些都是不同的概念。這裡的堆實際上指的就是（滿足堆性質的）優先隊列的一種資料結構，第1個元素有最高的優先權；棧實際上就是滿足先進後出的性質的數學或資料結構。
雖然堆棧，堆棧的說法是連起來叫，但是他們還是有很大區別的，連著叫只是由於曆史的原因 

申請大小的限制
棧：在Windows下,棧是向低地址擴充的資料結構，是一塊連續的記憶體的地區。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的，在 WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是一個編譯時間就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩餘空間時，將提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。
堆：堆是向高地址擴充的資料結構，是不連續的記憶體地區。這是由於系統是用鏈表來儲存的空閑記憶體位址的，自然是不連續的，而鏈表的遍曆方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於電腦系統中有效虛擬記憶體。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。二、堆和棧的理論知識一、預備知識—程式的記憶體配置
一個由c/C++編譯的程式佔用的記憶體分為以下幾個部分
1、棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放函數的參數值，局部變數的值等。其操作方式類似於資料結構中的棧。
2、堆區（heap）— 一般由程式員分配釋放， 若程式員不釋放，程式結束時可能由OS回收 。注意它與資料結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於鏈表，呵呵。
3、全域區（靜態區）（static）—全域變數和靜態變數的儲存是放在一塊的，初始化的全域變數和靜態變數在一塊地區， 未初始化的全域變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊地區。 - 程式結束後有系統釋放
4、文字常量區 —常量字串就是放在這裡的。 程式結束後由系統釋放
5、程式碼區(text)—存放函數體的二進位代碼。

二、例子程式
這是一個前輩寫的，非常詳細
//main.cpp
int a = 0; //全域初始化區
char *p1; //全域未初始化區
main()
{
    int b; //棧
    char s[] = "abc"; //棧
    char *p2; //棧
    char *p3 = "123456"; //123456/0在常量區，p3在棧上。
    static int c = 0； //全域（靜態）初始化區
        p1 = (char *)malloc(10);
    p2 = (char *)malloc(20);
    //分配得來得10和20位元組的地區就在堆區。
    strcpy(p1, "123456");
    //123456/0放在常量區，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"最佳化成一塊。
} void print(char *str,int p)
{
    char *s1 = "abcde";//abcde在常量區，s1在棧上
    char *s2 = "abcde";//abcde在常量區，s2在棧上 s2-s1=6可能等於0，編譯器最佳化了相同的常量，只在記憶體儲存一份
    //而&s1>&s2
    char s3[] = "abcdeee";//abcdeee在常量區，s3在棧上，數組儲存的內容為abcdeee的一份拷貝
    long int *s4[100];
    char *s5 = "abcde";
    int a = 5;
    int b =6;
    int c;
    int d;//a,b,c,d均在棧上，&a>&b>&c>&d 地址反向增長
    char *q=str;//
    int m=p;//
    char *r=(char *)malloc(1);
    char *w=(char *)malloc(1);// r<w 堆正向增長

    printf("s1=%p s2=%p s3=%p s4=%p s5=%p /na=%p b=%p c=%p d=%p/n /
            str=%p q=%p p=%p m=%p r=%p w=%p/n",
            s1,s2,s3,s4,s5,&a,&b,&c,&d,&str,q,&p,&m,r,w);
}