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C程序的存储空间分配

news 来源：原创 2025/5/14 6:10:00

在 C 程序运行时，操作系统会为它分配一块内存空间，用于存储程序的各种数据和信息。这块内存空间可以被分为几个不同的区域，每个区域负责存储不同类型的数据。为了帮助你更好地理解，下面我将通过一个简单的例子来讲解 C 程序存储空间的分配，以及每个区域存储的内容。

C 程序的存储空间分配

C 程序的内存空间大致可以分为以下几部分：

代码区（Text Segment）
数据区（Data Segment）
- 初始化数据区（Initialized Data Segment）
- 未初始化数据区（BSS Segment）
堆区（Heap）
栈区（Stack）

1. 代码区（Text Segment）

代码区用于存储程序的 可执行代码。这里存放的是你写的 C 程序的指令，也就是程序执行时的“代码”。

内容：程序中的指令代码（如 main 函数的代码，printf 调用等）。
特点：代码区是只读的，防止程序修改自己的代码。

示例：

#include <stdio.h>int main() {printf("Hello, World!\n");return 0;
}

在这段代码中，printf("Hello, World!\n"); 这一行就是存放在 代码区 中的。

2. 数据区（Data Segment）

数据区用于存储程序中 已初始化的全局变量和静态变量。这个区域的内容会在程序开始时被加载到内存中，并且在程序执行的过程中保持有效。

(a) 初始化数据区（Initialized Data Segment）

初始化数据区存储的是程序中那些已经显式初始化的 全局变量和静态变量。

内容：已初始化的全局变量、静态变量。
例子：int global_var = 10; 或 static int static_var = 20;

(b) 未初始化数据区（BSS Segment）

未初始化数据区存储的是那些 没有显式初始化的全局变量和静态变量。它们会被自动初始化为零。

内容：没有显式初始化的全局变量和静态变量。
例子：int global_var; 或 static int static_var;（没有给定初值的变量）。

示例：

#include <stdio.h>int global_var = 10;       // 存放在初始化数据区
static int static_var = 20; // 存放在初始化数据区int main() {int local_var;         // 存放在栈区static int uninitialized_static_var;  // 存放在 BSS 区域printf("Global Var: %d\n", global_var);printf("Static Var: %d\n", static_var);return 0;
}

在这段代码中：

global_var 和 static_var 存储在 初始化数据区。
uninitialized_static_var 存储在 BSS 区域。

3. 堆区（Heap）

堆区用于动态分配内存，程序运行时可以在堆上分配和释放内存。堆区由程序使用 malloc、calloc、realloc 等函数进行管理。

内容：由程序动态申请的内存。
特点：程序员负责管理堆区内存的分配和释放，使用 free() 来释放堆区内存。

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int *ptr = malloc(sizeof(int));  // 在堆上分配内存*ptr = 100;                      // 将值存储到堆内存中printf("Value at ptr: %d\n", *ptr);free(ptr);  // 释放堆内存return 0;
}

在这段代码中，malloc 分配的内存位于堆区。

4. 栈区（Stack）

栈区用于存储 局部变量 和 函数调用 时的临时数据。栈的特点是按照 后进先出（LIFO） 的顺序分配和释放内存，即函数调用时，局部变量和返回地址被压入栈中，函数返回时它们被弹出。

内容：函数的局部变量、函数调用的参数、返回地址等。
特点：栈的大小有限，过多的局部变量可能导致栈溢出。

示例：

#include <stdio.h>void func() {int a = 10;  // 存储在栈区printf("Local variable a: %d\n", a);
}int main() {func();return 0;
}

在这段代码中，a 是一个局部变量，存储在栈区。

各个部分存储内容总结

区域	存储内容	特点
代码区	程序的指令（如 `main` 函数中的代码）	只读，防止代码修改
数据区	初始化的全局变量和静态变量	程序启动时加载，存储已初始化的数据
BSS 区域	未初始化的全局变量和静态变量	在程序启动时会自动初始化为 0
堆区	动态分配的内存（如通过 `malloc`）	程序动态分配和管理，开发者需要负责释放内存
栈区	局部变量、函数的返回地址、参数等	按照后进先出的顺序管理内存

例子分析

让我们通过以下代码进一步分析各个内存区域的存储内容：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int global_var = 10;  // 存储在数据区
static int static_var = 20;  // 存储在数据区void func() {int local_var = 30;  // 存储在栈区int *ptr = malloc(sizeof(int));  // 存储在堆区*ptr = 40;printf("Local var: %d, Ptr: %d\n", local_var, *ptr);free(ptr);  // 释放堆区内存
}int main() {func();printf("Global var: %d, Static var: %d\n", global_var, static_var);return 0;
}