[c语言日寄]计算机内存区域总览与关于函数栈帧的小知识

什么是栈？什么是堆？函数是如何被调用的？ 博主在元旦为您呈上一个简单介绍~

计算机内存区域总览

栈（Stack）

• 栈是用于存储局部变量和函数调用信息的内存区域。它遵循后进先出的原则，即最后存储的数据最先被访问。
• 栈从高地址向低地址方向生长，由编译器自动管理。当函数被调用时，栈空间会被分配，函数返回时，栈空间会被释放。
• 栈的大小通常固定且容量有限，它适合存储生命周期短的数据。

堆（Heap）

• 堆用于动态内存分配，其大小可以根据程序的需要在运行时进行调整。
• 与栈不同，堆的管理需要程序员手动进行，通过malloc、new等函数分配内存，以及free、delete等函数释放内存。
• 堆容易产生内存碎片，适合存储大对象或需要长时间存在的数据。

全局/静态存储区（Global/Static Storage Area）

• 这个区域用于存储全局变量和静态变量，它们在整个程序的生命周期内都存在。
• 这个区域可以分为数据段（Data Segment），存放已初始化的全局变量和静态变量，以及BSS段（Block Started by Symbol），存放未初始化的全局变量和静态变量。

常量存储区（Constant Storage Area）

常量存储区用于存储程序中的常量数据，如字符串常量和其他只读数据。这些数据在程序运行期间不可修改，通常存储在只读内存区域。

程序代码区（Code Area）

• 程序代码区用于存储程序的可执行代码，包括函数体的二进制代码。
• 这个区域通常是只读的，以防止程序意外修改自身代码。
• 程序代码区在程序加载时分配，在程序结束时释放。

寄存器（Registers）

寄存器是CPU内部的高速存储器，用于存储临时数据和指令。它们的速度极快，容量极小，直接由CPU访问，用于快速计算和数据传输。

函数栈帧

寄存器的作用

在函数调用过程中，寄存器如ebp（栈低指针）和esp（栈顶指针）扮演着重要的角色。这两个寄存器中存放的是地址，用来维护正在调用的函数的函数栈帧。

相关知识

• 至少在Visual Studio 2013中，main函数是被其他函数调用的。
• 压栈是将一个元素放到栈顶，而出栈则是从栈顶移除一个元素。

函数调用

• 每一个函数调用都需要在栈区创建一个空间。
• 参数传递时，先传递参数（压栈），后调用函数
• 参数从右往左传递。
• 形参和实参的关系是值相同，但内存空间独立。

函数结束后返回

• 函数调用后的下一条指令的地址会被保存到内存里，在调用结束后按照地址返回。
• 结束调用后，ebp、esp的值会被更新以回收内存空间，但内存的值不变。
• return函数会将返回值放到寄存器，因此返回值不会随着内存空间回收而失效。

局部变量分配内存

• 局部变量在函数栈帧中分配。
• 局部变量未初始化时为随机值，这个随机值是在函数栈帧创建时初始化的值。