《C的片內(nèi)存儲(chǔ)器》課件

C的片內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)容大綱一、C語(yǔ)言基礎(chǔ)回顧變量類(lèi)型、變量聲明、變量作用域二、什么是片內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存結(jié)構(gòu)概述、片內(nèi)存儲(chǔ)器定義、片內(nèi)存儲(chǔ)器特點(diǎn)三、片內(nèi)存儲(chǔ)器分類(lèi)程序存儲(chǔ)區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、堆棧存儲(chǔ)區(qū)四、程序存儲(chǔ)區(qū)代碼段、常量段、靜態(tài)區(qū)一、C語(yǔ)言基礎(chǔ)回顧本節(jié)回顧C(jī)語(yǔ)言中與內(nèi)存管理密切相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，為深入理解片內(nèi)存儲(chǔ)器打下基礎(chǔ)。變量類(lèi)型整數(shù)型用來(lái)存儲(chǔ)整數(shù)，例如10、-5、0等。浮點(diǎn)型用來(lái)存儲(chǔ)帶有小數(shù)的數(shù)字，例如3.14、-2.718等。字符型用來(lái)存儲(chǔ)單個(gè)字符，例如'A'、'b'、'!'等。變量聲明1數(shù)據(jù)類(lèi)型聲明變量時(shí)，需要指定其數(shù)據(jù)類(lèi)型，例如int、float、char等。2變量名變量名應(yīng)遵循C語(yǔ)言的命名規(guī)則，通常使用字母、數(shù)字和下劃線，且首字母不能是數(shù)字。3初始化在聲明變量的同時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行初始化，即為其賦予初始值。變量作用域全局變量在函數(shù)外部定義，作用域?yàn)檎麄€(gè)程序。局部變量在函數(shù)內(nèi)部定義，作用域僅限于該函數(shù)。二、什么是片內(nèi)存儲(chǔ)器片內(nèi)存儲(chǔ)器，又稱(chēng)主內(nèi)存，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的內(nèi)存。它由半導(dǎo)體器件構(gòu)成，可以快速讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并與CPU緊密協(xié)作。內(nèi)存結(jié)構(gòu)概述程序存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)程序代碼、常量數(shù)據(jù)和靜態(tài)變量。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)全局變量、靜態(tài)局部變量和動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存空間。堆棧存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)函數(shù)調(diào)用過(guò)程中的局部變量、參數(shù)和返回值。片內(nèi)存儲(chǔ)器定義內(nèi)存概述內(nèi)存，也被稱(chēng)為主存儲(chǔ)器，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)器。它是CPU直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，速度快，但容量有限。片內(nèi)存儲(chǔ)器片內(nèi)存儲(chǔ)器是集成在CPU芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器。它與CPU緊密結(jié)合，提供高速訪問(wèn)數(shù)據(jù)和指令，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲。片內(nèi)存儲(chǔ)器特點(diǎn)速度快片內(nèi)存儲(chǔ)器直接與CPU相連，無(wú)需經(jīng)過(guò)其他設(shè)備，因此訪問(wèn)速度非?？臁３杀靖咂瑑?nèi)存儲(chǔ)器由于工藝復(fù)雜，成本較高，通常容量也較小。易失性片內(nèi)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)在斷電后會(huì)丟失，因此需要定期保存到硬盤(pán)等外部存儲(chǔ)設(shè)備。三、片內(nèi)存儲(chǔ)器分類(lèi)根據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容和訪問(wèn)方式的不同，片內(nèi)存儲(chǔ)器可以分為三大類(lèi)：程序存儲(chǔ)區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和堆棧存儲(chǔ)區(qū)。程序存儲(chǔ)區(qū)存放程序代碼的區(qū)域，如函數(shù)定義和變量定義。存放常量數(shù)據(jù)的區(qū)域，如常量字符串和數(shù)值。存放全局變量和靜態(tài)局部變量的區(qū)域，具有較長(zhǎng)的生命周期。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)全局變量在程序執(zhí)行期間始終存在，其值可以在整個(gè)程序中訪問(wèn)。靜態(tài)局部變量只在定義它的函數(shù)內(nèi)可見(jiàn)，但其值在函數(shù)調(diào)用之間保持不變。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要分配和釋放內(nèi)存，用于創(chuàng)建數(shù)組、結(jié)構(gòu)體和其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。堆棧存儲(chǔ)區(qū)函數(shù)調(diào)用過(guò)程函數(shù)調(diào)用時(shí)，會(huì)將函數(shù)參數(shù)、局部變量、返回值等信息壓入棧中。棧幀結(jié)構(gòu)每個(gè)函數(shù)調(diào)用都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，用于存儲(chǔ)函數(shù)執(zhí)行過(guò)程中的相關(guān)信息。棧區(qū)內(nèi)存管理?xiàng)^(qū)內(nèi)存管理是自動(dòng)的，由編譯器自動(dòng)分配和釋放內(nèi)存。四、程序存儲(chǔ)區(qū)程序存儲(chǔ)區(qū)是用于存放程序代碼、常量數(shù)據(jù)和靜態(tài)變量的區(qū)域。代碼段存放編譯后的機(jī)器代碼，用于執(zhí)行程序邏輯。常量段存放常量數(shù)據(jù)，例如字符串字面量、枚舉類(lèi)型值等。靜態(tài)區(qū)存放全局變量和靜態(tài)局部變量，其生命周期貫穿整個(gè)程序運(yùn)行。代碼段存儲(chǔ)位置存放著程序的機(jī)器指令，即CPU執(zhí)行的代碼?？蓤?zhí)行代碼代碼段中的指令是可執(zhí)行的機(jī)器代碼，它們由編譯器生成。只讀屬性代碼段通常是只讀的，以防止程序意外修改。常量段存放常量數(shù)據(jù)常量段包含程序中不可修改的常量值，例如字符串字面量和常量定義。程序執(zhí)行效率常量段通常位于內(nèi)存的只讀區(qū)域，提高程序執(zhí)行效率。靜態(tài)區(qū)存儲(chǔ)全局變量和靜態(tài)局部變量。在程序運(yùn)行期間一直存在。在編譯階段分配內(nèi)存空間。五、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)全局變量定義在函數(shù)外部的變量，作用域是整個(gè)程序。靜態(tài)局部變量在函數(shù)內(nèi)部定義，使用static關(guān)鍵字修飾，僅在該函數(shù)內(nèi)部有效。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配在程序運(yùn)行時(shí)，使用malloc、calloc等函數(shù)分配內(nèi)存空間。全局變量定義在函數(shù)外部定義的變量稱(chēng)為全局變量，其作用域是整個(gè)程序.特點(diǎn)全局變量在程序運(yùn)行期間始終存在，即使程序執(zhí)行到定義全局變量的函數(shù)之后，它仍然存在.訪問(wèn)全局變量可以在程序中的任何函數(shù)中訪問(wèn)和修改.靜態(tài)局部變量1生命周期在函數(shù)執(zhí)行完畢后，不會(huì)被銷(xiāo)毀，而是保留其值。2作用域僅在定義它的函數(shù)內(nèi)部可見(jiàn)。3內(nèi)存分配在程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)分配，在程序結(jié)束時(shí)釋放。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配堆內(nèi)存動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配從堆內(nèi)存中分配內(nèi)存空間。堆內(nèi)存是一塊更大的連續(xù)內(nèi)存區(qū)域，程序可以根據(jù)需要向系統(tǒng)申請(qǐng)和釋放內(nèi)存。malloc函數(shù)C語(yǔ)言提供malloc函數(shù)來(lái)分配內(nèi)存空間，例如：int*ptr=(int*)malloc(sizeof(int));該代碼分配了足夠存儲(chǔ)一個(gè)整數(shù)的內(nèi)存空間，并將該內(nèi)存地址賦給ptr指針。六、堆棧存儲(chǔ)區(qū)堆棧存儲(chǔ)區(qū)是程序運(yùn)行時(shí)用來(lái)存放局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回地址以及中間計(jì)算結(jié)果等數(shù)據(jù)的區(qū)域。函數(shù)調(diào)用過(guò)程函數(shù)調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的棧幀，將函數(shù)參數(shù)、局部變量以及返回地址壓入棧中，函數(shù)執(zhí)行完畢后，再將棧幀彈出。棧幀結(jié)構(gòu)棧幀包含函數(shù)參數(shù)、局部變量、返回地址、保存的寄存器等信息，用于管理函數(shù)的調(diào)用和返回。函數(shù)調(diào)用過(guò)程1參數(shù)傳遞函數(shù)被調(diào)用時(shí)，實(shí)參的值被傳遞給形參。2函數(shù)執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)的代碼開(kāi)始執(zhí)行，使用形參進(jìn)行運(yùn)算。3返回結(jié)果函數(shù)執(zhí)行完畢后，可能返回一個(gè)值，或者不返回值。棧幀結(jié)構(gòu)函數(shù)調(diào)用過(guò)程函數(shù)調(diào)用時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的棧幀來(lái)存儲(chǔ)函數(shù)的局部變量、參數(shù)和返回地址。棧幀結(jié)構(gòu)每個(gè)棧幀都包含以下部分：函數(shù)參數(shù)、局部變量、返回地址和函數(shù)調(diào)用者寄存器。棧區(qū)內(nèi)存管理1先進(jìn)先出棧區(qū)內(nèi)存遵循先進(jìn)先出的原則，后入棧的元素先出棧。2自動(dòng)分配函數(shù)調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)分配?？臻g，函數(shù)執(zhí)行完畢后自動(dòng)釋放。3有限容量棧區(qū)內(nèi)存容量有限，過(guò)度使用會(huì)導(dǎo)致棧溢出錯(cuò)誤。內(nèi)存分配注意事項(xiàng)局部變量與全局變量局部變量在函數(shù)內(nèi)部聲明，僅在函數(shù)內(nèi)部可見(jiàn)。全局變量在函數(shù)外部聲明，在整個(gè)程序中可見(jiàn)。靜態(tài)變量與動(dòng)態(tài)變量靜態(tài)變量在程序運(yùn)行期間一直占用內(nèi)存，而動(dòng)態(tài)變量在程序運(yùn)行期間可以根據(jù)需要分配或釋放內(nèi)存。局部變量與全局變量局部變量在函數(shù)內(nèi)部定義的變量，作用域僅限于函數(shù)內(nèi)部。當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢后，局部變量會(huì)被銷(xiāo)毀。全局變量在函數(shù)外部定義的變量，作用域?yàn)檎麄€(gè)程序，可以在所有函數(shù)中訪問(wèn)。靜態(tài)變量與動(dòng)態(tài)變量靜態(tài)變量在程序編譯階段分配內(nèi)存，整個(gè)程序運(yùn)行期