c内存存储结构

1. C语言运行的内存要求是哪三个是不是程序代码区，静态存储区和动态存储区。求高人路过

一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放 4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。

2. C语言内存管理机制--malloc/calloc/free原理与实现

一、C程序的存储空间布局

在C程序中，存储空间布局通常分为栈和堆两种类型。栈用于函数调用时的局部变量存储，其大小由编译器自动管理，遵循后进先出（LIFO）原则。堆用于动态内存分配，可以由程序在运行时动态地请求和释放内存。

二、Heap内存模型

在堆内存中，malloc所申请的内存主要从堆区域分配。Linux内核通过维护一个break指针来管理堆空间。这个指针指向堆空间的某个地址，从堆起始地址（Heap’s Start）到break之间的地址空间为映射好的（虚拟地址与物理地址的映射，通过MMU实现），可以供进程访问。从break向上，是未映射的地址空间，访问这些空间会导致程序报错。

三、调整break：brk()和sbrk()

break指针最初位于bss段的末尾之后，当break指针升高时，程序可以访问新分配区域内的任何内存地址，而此时物理内存页尚未分配，内存会在进程首次试图访问这些虚拟内存地址时自动分配新的物理内存页。

Linux通过brk和sbrk系统调用操作break指针。brk()将break指针设置为指定位置，地址四舍五入到下一个内存页的边界处。sbrk()将break指针在原有地址基础上增加指定的大小。sbrk(0)返回当前break指针的位置。系统对进程所分配的资源有限，包括映射的内存空间。

四、malloc

malloc函数用于在系统中动态分配连续的可用内存。它要求内存大小至少为指定的字节数，返回指向内存块起始地址的指针，多次调用不重叠分配地址，实现内存分配和释放。malloc函数的返回值总是字节对齐，适合高效访问C语言数据结构。

五、初探实现malloc

一个简单实现的malloc函数直接从未映射区域划出内存，但忽略了记录分配的内存块信息，导致内存释放时无法确定释放的大小，需要额外数据结构记录块信息。

六、正式实现malloc

实现一个完整的malloc需要一个数据结构组织堆内存，每个内存块包含元信息（大小、空闲状态、指针）和实际数据区域。查找合适的内存块、分配新的块、分裂块等操作需实现相应函数。

七、calloc的实现

calloc函数用于给一组相同对象分配内存，并初始化它们。实现只需两次调用malloc，一次分配内存，另一次初始化。

八、free的实现

free函数需要验证地址的有效性，并解决碎片问题。实现策略包括合并相邻空闲内存块，确保释放的地址与未映射区域之间是空闲的。

九、realloc的实现

realloc函数调整已分配内存的大小。实现包括复制现有内存、调整大小、释放旧内存等操作。

十、总结

通过上述机制，C语言提供内存管理功能，允许程序动态分配和释放内存。优化空间和实际应用的内存管理策略如Linux内核伙伴算法、STL空间配置器等提供了更高效的实现。

3. C语言中float,double等类型,在内存中的结构

从存储结构和算法上来讲，double和float是一样的，不一样的地方仅仅是float是32位的，double是64位的，所以double能存储更

高的精度。

任何数据在内存中都是以二进制（0或1）顺序存储的，每一个1或0被称为1位，而在x86CPU上一个字节是8位。比如一个16位（2

字节）的short int型变量的值是1000，那么它的二进制表达就是：00000011 11101000。由于Intel CPU的架构原因，它是按字节倒

序存储的，那么就因该是这样：11101000 00000011，这就是定点数1000在内存中的结构。

目前C/C++编译器标准都遵照IEEE制定的浮点数表示法来进行float,double运算。这种结构是一种科学计数法，用符号、指数和

尾数来表示，底数定为2——即把一个浮点数表示为尾数乘以2的指数次方再添上符号。下面是具体的规格：

````````符号位 阶码 尾数 长度
float 1 8 23 32
double 1 11 52 64
临时数 1 15 64 80

由于通常C编译器默认浮点数是double型的，下面以double为例：
共计64位，折合8字节。由最高到最低位分别是第63、62、61、……、0位：
最高位63位是符号位，1表示该数为负，0正；
62-52位，一共11位是指数位；
51-0位，一共52位是尾数位。

按照IEEE浮点数表示法，下面将把double型浮点数38414.4转换为十六进制代码。
把整数部和小数部分开处理:整数部直接化十六进制：960E。小数的处理:
0.4=0.5*0+0.25*1+0.125*1+0.0625*0+……
实际上这永远算不完！这就是着名的浮点数精度问题。所以直到加上前面的整数部分算够53位就行了（隐藏位技术：最高位的1

不写入内存）。
如果你够耐心，手工算到53位那么因该是：38414.4(10)=1001011000001110.(2)
科学记数法为：1.001……乘以2的15次方。指数为15！
于是来看阶码，一共11位，可以表示范围是-1024 ~ 1023。因为指数可以为负，为了便于计算，规定都先加上1023，在这里，

15+1023=1038。二进制表示为：100 00001110
符号位：正—— 0 ！
合在一起（尾数二进制最高位的1不要）：
01000000 11100010 11000001 11001101 01010101 01010101 01010101 01010101
按字节倒序存储的十六进制数就是：
55 55 55 55 CD C1 E2 40

4. C语言求救~~顺式存储和链式存储结构区别

链式存储结构在逻辑上是连续的，但在物理上则是离散的，它能够灵活地连接零散的存储单元，从而提高了空间利用率。相反，顺序存储结构在逻辑和物理上均保持连续，这使得它需要连续的存储空间，小空间无法被有效利用，导致空间浪费。

链式存储结构通过链接多个零碎的小空间，形成了逻辑上的连续性，这使得它非常适合处理动态变化的数据结构，如链表、树和图等。顺序存储结构则更适合静态数据的存储，因为它们要求连续的存储空间，这样可以避免频繁的内存分配与释放。

虽然顺序存储结构在存储相同内容时，其占用的空间通常会比链式存储结构更少，但这并不意味着它总是更优的选择。链式存储结构的优势在于能够动态调整存储空间，而顺序存储结构则在访问速度上可能更为高效。

链式存储结构通过指针来实现空间的链接，而顺序存储结构则依赖于数组或连续的内存块。链式存储结构的灵活性使其在处理大量动态数据时更具优势，而顺序存储结构则在处理大量静态数据时更为高效。

总的来说，链式存储结构和顺序存储结构各有其适用场景。链式存储结构更适合处理动态变化的数据，而顺序存储结构则在访问速度和空间利用率方面更具优势。选择哪种存储结构，需要根据具体的应用场景和需求来决定。