主页 > 多肉

C语言:鲜嫩可口的C语言第二节,内存分配,丰富我们的大脑

时间:2020-02-27 来源:NIEBURG丽堡格

大家好,感谢朋友们的点击和关注,上期我们说了基本数据类型,和命名规则,这两部分是未来编程生涯中必须明白的知识点,但是在代码中,一个变量的声明,都要包含很多知识点,所以我们今天继续了解变量的声明。

C语言:鲜嫩可口的C语言第二节,内存分配,丰富我们的大脑

C语言

要声明变量和常量,我们就不得不说内存分配,要说内存分配,就不得不说起内存中数据储存的方式,所以我们就从数据的储存说起。

声明:本文所有内容都是包含个人理解在里面,可能有说的不全面的地方,或者错误的地方,希望看到的朋友们能够提出来,如果我们出现错误,我们就会在后续内容中矫正。

我们都知道,计算机的世界充满着0和1,但是很多朋友却不知道这个0和1是怎么判断的,所以今天先做个简单的了解。在课本中,我们知道了第一台计算机的体积是非常庞大的,占地面积170平方,其中作为元器件的电子管却只有18000只。元器件是什么呢,元器件就是我们用来表示0和1的一个硬件单位,再说具体点,这个元器件就是我们的电路,电路的开与关就代表着0和1。这也就是计算机为什么使用二进制的原因。

C语言:鲜嫩可口的C语言第二节,内存分配,丰富我们的大脑

0和1的世界

一个元器件代表着一位,那么8个元器件就可以代表256个组合,再来看我们前面说到的int类型。一个int类型,它占用了4个字节(Byte),而一个字节是8个元器件(Bit),所以一共就是32个元器件组成了一个int类型。按照二进制每一位都用0和1来表示,一个int是不是就有4294967296种组合方式,那么相对应,如果不考虑负数,是不是int类型的最大值是4294967295。而且随着我们的技术越来越高,用来储存数据的内存条中元器件做的越来越精密,到现在的一个内存条上放置上亿个纳米级元器件,这样,电脑储存的数据是不是就非常多了呢,我们常说的硬盘也是这道理,1G 就拥有二的三十次方再乘上八个元器件。(注意,计算机中GB,MB的单位换算是以1024来算的)

C语言:鲜嫩可口的C语言第二节,内存分配,丰富我们的大脑

根据内存大小不同元器件数量不同

计算机的运作离不开CPU(就是我们常说处理器),内存虽然能储存数据,但是并不能自己运行,所以这就需要CPU从中协调,通过加载器将内存中的数据复制出来后再进行计算处理。

了解完数据储存和内存的储存方式后,我们就说说内存的分配问题。

内存分配是区分变量和常量最重要的地方,通常情况下,我们把上面所说的字节作为操作数据的最小单位,而我们每次声明变量或常量时,就是在内存中划出一片区域的操作。

先从可操作角度来讲讲变量和常量的区别,变量,顾名思义,从它的名字就知道它是可以更改的,这就说明,当我们声明数据类型后,计算机根据我们定义数据类型划分出一片内存区域,这片内存区域的内容是可以更改的,也就是我们常说的赋值。但是常量不一样,当它在声明的时候,就告诉计算机说:给我分配房子的时候,把门锁好,除了我之外,不能让任何人进去,所以常量就是在这块代码运行开始的时候就告诉电脑,这块内存区域是不可变的。

#include 
int main(int argc, char const *argv[])
{
//变量
int a = 1; //声明了一个变量,让a 等于 1。
a = 2; //我们将2赋值给a.
printf(" result a is %d \n", a);//我们打印a
//常量
const int b = 2; //声明常量B,并赋值位3.
//b = 3; //想要给b赋值为3,但是会报错,并告诉我们这是一个不可变的量
printf(" result b is %d \n ", b); //打印b
return 0;
}

C语言:鲜嫩可口的C语言第二节,内存分配,丰富我们的大脑

从图中我们可以看到a可以被赋值,b赋值时报错

所以上面就是在赋值变量和常量时,计算机对这些不同操作产生的不同结果。

实际上,上面我们所说的这些内容,都是可以说为计算机内存能用来做什么,但是内存是如何分配的,我们就要说堆和栈了,堆和栈简单的说就是计算机的数据储存结构,告诉计算机如何将这些数据怎样分配到什么地方,我们就简单的聊一聊。

C语言:鲜嫩可口的C语言第二节,内存分配,丰富我们的大脑

学习使我快乐

在C语言中,内存分配方式有三种:

栈:我们可以理解为内部人员,在栈上分配的数据不需要自己去操心什么,编译器会自动为它分配工作,分配住房。

堆:我们的外围成员,虽然也是干活,但是并不给它分配工作和住房,只能自己向上级申请,而且在被开除的时候,还要自己把房子退回去。

从静态存储区域分配:这个也很好理解,这种分配方式的成员是企业元老,软件开始运行时,它就在里面,提早就已经占用了内存中的这部分,公司解散的时候,它的工作和房子才会被退回去。

上面说的概念,我们经常会听到,但是实际应用中,我们好像不知道它用在了哪里,所以我们下面就详细说下:

首先是栈,经常用到它的地方就是我们一些基本数据类型的声明了,比如int,float等,它们都有固定的长度,所以在声明是,系统就会根据其数据类型长度进行分配。

我们前面说过,数据类型并不是只有这几种,还有一些比较复杂,或者我们自己定义的一些数据类型,计算机并不知道这些类型需要多长的内存空间,所以需要我们主动去申请内存区域,而这些数据类型,我们就需要储存在堆中了。

然后就是内存的大小了,栈的内存就像火车一样是连续不断,而且长度有限没在声明的时候就已经设定好了。所以当车厢人数超载的时候,就会发生内存溢出的情况。但是堆不一样,堆的内存空间并不连续,就像贪吃蛇,哪里有空,它就去哪里,然后将这片区域链接在最后面,这也是我们后面要学到的一链表问题。

最后就是栈的先进后出的规则,我们先来看一段代码:

#include 
int main(int argc, char const *argv[])
{
int i = 1;
printf("%d\n %d\n %d\n",i,i++,i++);
}

我们预测的结果是什么呢,按道理应该是1、2、3吧,但实际上是:

C语言:鲜嫩可口的C语言第二节,内存分配,丰富我们的大脑

3,2,1

但是结果却是3、2、1,具体原因就是栈的先进后出,在printf()方法运行到I和i++的时候,并没有立马去打印数据,而是先进行计算,栈在计算结果出现后就先分配给内存空间,所以1就先进入了,然后才是,I++。当我们打印时,就需要取出来,所以取的时候自然就会从栈的最后一个开始取了,最后一个是3,所以是3、2、1。这样看来,栈就是一个口袋,只有一个出口,所以就出现了先进后出的结果。

C语言:鲜嫩可口的C语言第二节,内存分配,丰富我们的大脑

栈的大小有限制

堆就方便了很多,因为内存空间等都是自己申请的,所以我想怎么来都行。

结语:从上面的内容中,我们了解内存得储存原理和内存分配问题,如果有觉得有问题的朋友们,可以写出来,我们共同讨论,一起进步,这是C语言学习之路第二节。最后,感谢朋友们的阅读,谢谢!