c語言中的記憶體模式，near far huge關鍵字

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編譯模式是指如何在記憶體中放置程式碼及資料，如何分配堆棧，並確認佔用的記憶體大小及如何存取它們，當指定記憶體模式（編譯模式）以後，語言編譯器將按事先選擇好的記憶體模式編譯組織程式，C 語言中提供了6種編譯模式，這6種模式是：微模式（Tiny），小模式（Small），中模式（Medium），緊湊模式（Compact），大模式（Large）和巨模式（Huge）。使用者可以按照自己的程式大小及需要進行選擇。

　　所謂小程式就是指程式只有一個程式段，大小不超過64KB，預設的碼（函數）指標是near（近程指標）。所謂大程式就是指程式有多個程式段，每個程式段不超過64KB，但總程式量可超過64KB，預設的碼指標是far（遠程指標）。小資料就是指資料只有一個資料區段，預設的資料指標是near。大資料就是指資料有多個資料區段，預設的資料指標是far。

C語言編譯模式—微模式(Tiny)
在微模式下程式中的資料及代碼均放在同一段內，即它們不超過 64KB。在微模式下程式碼片段、堆棧段和資料區段的段地址均相同，即CS=DS=SS=ES。在這個段內，碼首先裝入，地址最低，接著是靜態變數和全域變數。然後是堆，最後是堆棧。堆棧和堆都是動態，堆從低地址往高地址增長，堆棧從高地址往低地址增長，若兩者相等，則表示空間耗完了。在微模式下，資料指標都是 near，一般小程式可採用此編譯模式進行編譯。還可用 DOS 中的 EXE2BIN 轉換程式將.EXE 程式轉換成.COM 程式。

　　程式碼片段、資料區段和堆棧段均在同一段內，對它們進行定址時，均以同一地址位移的參考點，具有這種特點的段又稱為屬於同一組段（DGROUP），棧是向上生長的，即每壓棧一次，棧指標SP減2，即向地址減少的方向移動，它開始的初始值指向棧底，即0xffff（64KB）。堆是向下生長的，即向增加地址的方向改變。由圖中可以看出堆和棧地址相向生長，當兩者未相遇時，便出現了自由空間。一般程式均是這種狀態，當佔用棧地址較多時，兩者可能重合并覆蓋部分堆空間。

C語言編譯模式—小模式(Small)
在小模式下，程式中的代碼放在64KB的程式碼片段內，資料放在64KB的資料區段內。在小模式下，棧段、附加資料區段和資料區段均指向同一地址，它們合三為一，即DS=SS=ES，指標都是near，一般程式均採用小模式編譯。資料區段、堆棧段和附加段為同一段組，即它們的位移地址均以同一段地址為參考點。除了和資料/堆棧共用一個段的堆外，還有一個遠堆。

C語言編譯模式—中模式(Medium)
在中模式下，所有資料放在64KB的資料區段內，因而資料區段內使用near，代碼量可以大於64KB（允許達到1MB），因而可以在不同的程式碼片段內，程式碼片段使用（far遠程指標）。來自不同源檔案的碼模組放在不同的碼段內。嚴格的講，同一個源檔案內的各函數也是放在不同的碼段的。這種編譯模式適用於大代碼量、小資料量的大程式。還有一個遠堆。

C語言編譯模式—緊湊模式(Compact)
在緊湊模式下，資料量超過64KB時，可放在多個資料區段中，資料區段內的指標是（far）。代碼量不超過64KB，在一個段內，因而程式碼片段內指標為近程的（near）。但在該模式下，待用資料仍不能超過64KB，堆用far指標來存取。代碼、待用資料、堆棧、堆各有自己的段。堆只有遠堆，沒有近堆。

C語言編譯模式—大模式(Large)
大模式下，代碼及資料均採用far指標，且都可達到1MB。待用資料、堆棧、堆同緊湊模式，代碼同中模式。待用資料仍跟緊湊模式一樣，不能超過64KB。

C語言編譯模式—巨模式(Huge)
巨模式下，程式碼片段及資料區段均用far指標，代碼分布在不同的程式碼片段內，資料也分布在不同的資料區段內，它們來自不同的來源程式，大堆棧只有一個。而且待用資料大小允許超過64KB。

緊湊模式、大模式、巨模式資料區大小均允許超過64KB，即可以用資料far指標對不同資料區段內的資料進行存取，它們同稱為大資料存放區模式。但有一點不同：緊湊模式和大模式按 C 的規定，其待用資料，即如數組、結構或其他類型的資料被定義為靜態類型時，其資料量不能超過64KB，而只有巨模式才允許超過64KB。在大資料存放區模式下，堆和棧分別在不同段內，多以動態資料和局部變數的形式存放，這樣就不受64KB大小的限制，棧的增長不會影響堆的空間。

　　無論採用哪一種編譯模式，C來源程式編譯產生的程式碼和資料量都不能超過64KB，對於超過的來源程式，可以視代碼或資料多少將其分解成兩個或多個程式分別編譯。大代碼配量序要選用大代碼編譯模式（中模式、大模式和巨模式），大資料配量序應選用大資料編譯模式（緊湊模式、大模式和巨模式），這樣編譯產生的.obj 檔案將會帶給串連程式資訊，將代碼和資料安排在不同段內。這樣產生的.exe 檔在載入時將告訴 DOS 該程式應如何裝入程式碼片段和資料區段，如何初始化寄存器。這樣，就可確定在不同編譯模式下開闢資料區的大小，即大於64KB，或不超過64KB。

在TC中記憶體模式與far、near、huge等關鍵字又有著密切的關係。在tiny、small模式下，所有的函數定義、全域變數定義和指標變數的定義，如果沒有顯示的加上far、near、huge等關鍵字，都預設為使用了near關鍵字；在medium模式下，函數定義預設使用了far關鍵字，變數定義預設使用了near關鍵字；在compact模式下函數定義模式使用了near關鍵字，變數定義預設使用了far關鍵字；large模式下函數定義和變數定義模認使用了far關鍵字；huge模式下函數定義模認使用了far關鍵字，變數定義預設使用了huge關鍵字。

    near、far、huge關鍵字的真正含義是什嗎？這三個關鍵字只能用於修改函數、全域變數和指標變數，對於非指標類型的局部變數，這些關鍵字沒有實際意義。這些關鍵字用於修飾函數時，huge的含義與far相同，用於指明該函數的調用方式為far調用方式，即調用時需要一個段值和一個段位移組成的32bits調用地址，使用far call進行跳轉，跳轉前先壓棧儲存當前CS:IP。near修飾函數時，用於指明該函數的調用方式為near調用方式，調用時只需要一個16bits的近地址，即當前CS的段內位移。

　　    當這三個關鍵字用於修飾指標時，near型指標實質上為16bits的無符號整型數，該整數給出了所指向變數在當前資料區段內的位移地址，也就是說，在使用near型指標定址時實際上是進行如下的定址操作：[DS:指標變數值]。對於far型的指標變數，可以定址1MB地址空間的任意一個地方，far型指標的實質是一個32bits的整型數，高16bits為段值，低16bits為段內位移，Turbo C中在使用far型指標時，會先將高16bits放入ES寄存器中，然後再進行如下的定址操作：[ES:指標變數低16bits值]。對於hug型的指標變數，與far性指標變數的不同之處在於，在對far型指標變數進行+/++/-/--等操作時，far型指標變數保持段值不變（也就是高16bits），而只對段內位移進行加減操作，所以會出現段內迴繞的現象，而huge型的指標，在進行加減操作時將會自動的改變段值，不會出現段內迴繞。所以給人的感覺就是huge指標能比far指標定址更大的記憶體空間。

　　    對於局部變數，由於是建立在堆棧上，所以near、far等關鍵字將不具備任何意義，因為建立在堆棧上的變數的定址方式就只有一種，即使用sp和bp維護函數堆棧，利用bp+/-一個位移來定址函數參數變數和局部變數。這樣的定址方式是固定而唯一的，near和far等關鍵字都派不上用場，這裡的near和far將沒有任何的實際含義。

    對於使用near、far和huge修飾的全域變數的含義也很容易理解了。near型的全域變數，被分配到了當前的資料區段上，定址這個變數只需要一個16bits的位移量，而far型全域變數在定址時，需要給出段值和位移量。huge型數組可以使用大於64K的記憶體空間。

    far、near、huge型指標變數之間的相互轉換，從小尺寸的指標到大尺寸的指標將進行自動的類型轉換，轉換方式為加上當前的DS形成32bits的指標。從大尺寸的指標到小尺寸的指標需要進行強制類型轉換，轉換的結果為只保留低16bits，但是這樣俄轉換沒有實際的意義或者說用處不大，並且極其容易引入記憶體訪問的錯誤，所以要嚴格避免使用。

 需要注意的是，near、far、huge三個關鍵字的使用，還需要記憶體模式的緊密配合。但並不是說tiny模式下就不能使用near、far、huge三個關鍵字。tiny模式下同樣可以定義如下的指標：
    char far *pbuf = 0xA0000000;
    並且我能保證這個指標能夠絕對正確的工作，對函數、全域變數的修飾也是如此。但是如何正確的工作，如何才是最和合理的方式，請自己思考了。基本的原理我也講的很清楚，就不再多費唇舌。

    Turbo C中，我想最為困惑的就是記憶體模式了，我也是費了很多時間和精力，通過分析Turbo C的彙編代碼的出的以上結論。許多朋友都對此很困惑，所以這部分重點講了下，和大家分享。如有不正確之處，請不吝賜教，旨在拋磚引玉。tcc編譯彙編代碼的方法為：tcc -c -mt -S filename.c，-c指明compile only，-mx用於指定記憶體模式，-S指明產生彙編代碼，如果大家有興趣可以嘗試使用這個方法分析tcc編譯結果的彙編代碼，從而更加深刻的理解C與彙編的關係。

    當我們在編寫、製作並向使用者提供自己的庫檔案時，也需要注意記憶體模式的匹配，否則在進行連結時會存在問題。一個較為簡單的方法就是向使用者提供全套記憶體模式的庫檔案，這也是Turbo C的ANSI C庫的做法，前文已經提到。如果不想提供多個記憶體模式的庫檔案，可以對程式中每個函數、全域變數和指標變數進行顯式的型別宣告，以精確定義每個變數的類型。

c語言中的記憶體模式，near far huge關鍵字