浅析C/C++变量在内存中的分布

来源：本站原创|时间：2020-01-10|栏目：C语言|点击：次

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。

先写一个测试程序：

复制代码代码如下:

#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 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);  

    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（Release版本，XP系统）如下：

可以看出：
1. 变量在内存地址的分布为：堆-栈-代码区-全局静态-常量数据
2. 同一区域的各变量按声明的顺序在内存的中依次由低到高分配空间（只有未赋值的全局变量是个例外）
3. 全局变量和静态变量如果不赋值，默认为0。栈中的变量如果不赋值，则是一个随机的数据。
4. 编译器会认为全局变量和静态变量是等同的，已初始化的全局变量和静态变量分配在一起，未初始化的全局变量和静态变量分配在另一起。

上面程序全在一个主函数中，下面增加函数调用，看看函数的参数和函数中变量会分配在什么地方。

程序如下：

复制代码代码如下:

#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;  
}  

运行结果如下：

可以看出，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静态变量分配在一起，未初始化的全局变量和静态变量分配在一起。

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