C/C++程序内存区域划分

直接上图：

在这里插入图片描述

注：以下的说明均已VS2019为例

栈区（stack）

在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元会自动释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存空间有限。栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。

在栈空间存储数据时地址的变化

栈空间遵循“先入后出”原则。

栈区的数据是从高地址向低地址存储的，最新压入栈的数据位于栈底（高地址），而最早压入栈的数据位于栈顶（低地址）。

我们以一个具体的例子来进行说明：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	char a = 10;
	char b = 10;

	printf("%p\n", &a);
	printf("%p\n", &b);

	return 0;
}

output

008FFA3B
008FFA2F

局部变量a先于变量b存入栈区，因此a的地址要高于b的地址

在栈空间读取数据时地址的变化

当读取栈区的数据时，是从低地址向高地址访问，也就是从栈顶向栈底读取数据。

首先我们要明白，在VS2019中，栈区中的数据是以小端字节序存储的，还不清楚的小伙伴看这里👉整数在内存中的存储

我们以一个具体的例子来进行说明：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	int num = 0x11223344;
	char* pc = &num;
    
	printf("%x\n", *pc);

	return 0;
}

output

int型num占4个字节，由于采用小端存储，低位数据44要放在低地址：

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5L80Hfd6-1689750718686)(C:\Users\HUASHUO\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230715102005060.png)]$

而由于栈区的数据是由低地址向高地址访问，因此指针pc指向的应该是变量num的低位字节，管理一个字节，因此打印44

数组在栈区的存储

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	int num1[5] = { 0 };
	for (int i = 0; i < 5; i++)
		printf("%p\n", &num1[i]);

	printf("\n");

	int num2[5] = { 0 };
	for (int i = 0; i < 5; i++)
		printf("%p\n", &num2[i]);
    
	return 0;
}

output:

0113FE08
0113FE0C
0113FE10
0113FE14
0113FE18

0113FDE0
0113FDE4
0113FDE8
0113FDEC
0113FDF0

可以画出示意图：

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KVfxM1O3-1689750718686)(C:\Users\HUASHUO\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230715103849782.png)]$

可以得出结论：

随着下标的增长，数组元素的地址逐渐加大

堆区（heap）

堆区一般存储的是动态内存，如由malloc,calloc,realloc动态开辟的空间。这些空间一般由程序员分配释放，若不释放，程序结束时可能由OS回收，但若程序没有结束，则会造成内存泄漏，因此动态开辟的空间一定要记得free释放。内存分配的方式类似于链表

在堆区存储数据时地址的变化

通常情况下，堆区的地址分配是从低地址到高地址进行的，即在堆区中分配的内存空间的地址是逐渐增大的。这是因为堆区是通过动态内存分配来实现的，通常使用链表或类似的数据结构来管理已分配和未分配的内存块。新分配的内存块会被添加到链表的末尾，因此地址是递增的。

例如：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	int* arr1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 5);
	if (NULL == arr1)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}

	int* arr2 = (int*)malloc(sizeof(int) * 5);
	if (NULL == arr2)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}

	printf("%p\n",arr1);
    printf("%p\n",arr2);
    
	free(arr1);
	free(arr2);
	arr1 = NULL;
	arr2 = NULL;

	return 0;
}

output

00ED1E28
00ED1E68

可以看到后存入的数据地址更大

在堆区读取数据时地址的变化

在堆区中读取数据时，并没有固定的规定要求从高地址到低地址读取。可以通过指针来访问堆区中的数据，可以根据需要进行读取和修改操作，而不是受地址增长方向的限制。

数组在堆区的存储

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	int* num1 = (int*)malloc(sizeof(int) * 5);
	if (NULL == num1)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	for (int i = 0; i < 5; i++)
		printf("%p\n", &num1[i]);

	printf("\n");

	int* num2 = (int*)malloc(sizeof(int) * 5);
	if (NULL == num2)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	for (int i = 0; i < 5; i++)
		printf("%p\n", &num2[i]);

	free(num1);
	free(num2);
	num1 = NULL;
	num2 = NULL;

	return 0;
}

output

00ED1E28
00ED1E2C
00ED1E30
00ED1E34
00ED1E38

00ED1E68
00ED1E6C
00ED1E70
00ED1E74
00ED1E78

可以画出示意图(注意比较和栈区的区别)：

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Iq0yxWvD-1689750718687)(C:\Users\HUASHUO\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230715110940508.png)]$