C 堆變量，棧變量，指針參數，非指針參數 剖析

1.基本概念

• 堆（Heap）
  程序能夠動態申請的存儲空間，經過malloc系列函數分配，全局可訪問。

• 棧（Stack）
  這裏說的棧不是數據結構中LIFO的棧，而是進程虛擬地址空間的棧；程序在進行函數調用時動態伸縮的存儲空間，侷限於函數內能夠訪問。

-堆變量（Heapvariables）
數據存儲在堆的變量，全局可訪問。

• 棧變量（Stackvariables）
  函數中聲明的局部變量，只能在函數內部訪問，不然訪問行爲的結果是未定義的。

• 指針參數（Pointerparameters）
  參數類型爲指針的參數。

• 非指針參數（Non-pointerparameters）
  參數類型不是指針的參數。

2.進程的虛擬地址空間

3.相關問題剖析

3.1 如何正確的分配內存

demo代碼

void * fun_m1()
{
    char buf[100];
    return (void *)buf;
}

void * fun_m2(size_t size)
{
    return malloc(size);
}

void fun_m3(size_t size, void * p)
{
    p = malloc(size);
}

void fun_m4(size_t size, void ** p)
{
    *p = malloc(size);
}

剖析

• fun_m1是錯誤的，由於它返回的棧變量的地址，若是對它指向的地址進行讀寫，程序行爲的結果是未定義的，程序極可能崩潰，由於此時棧變量的空間已經被回收（棧頂指針改變了）。

• fun_m2是正確的，由於它返回的是malloc申請的堆空間的地址。

• fun_m3和fum_m4很具備迷惑性，要分區fun_m3和fun_m4的區別，咱們這裏須要澄清一個概念：任何的參數傳遞本質上都是值拷貝，任何參數都是棧變量。

• 在咱們以往觀念中參數傳遞就是兩種：值傳遞，指針傳遞，而經過指針能夠改變指針指向的變量。

• 爲何說參數傳遞都是值拷貝呢，這是由於無論參數是否爲指針，傳遞的都是一份值的拷貝，只不過當你的參數類型爲指針時，你傳遞的是指針變量的值，而經過*操做符做用在指針變量上，你又恰好能夠影響到指針變量關聯的其餘變量的值。

• 經過上面的剖析咱們能夠知道fun_m3是錯誤的，由於沒有*操做符做用在p上，單純對p賦值操做只會影響到局部的棧變量p的值，而不會對函數fun_m3外的變量有任何影響。fun_m4是正確的，由於有*操做符做用在p上，經過對*p賦值來修改傳遞給p的參數，使它指向申請的堆空間。

3.2 如何判斷堆和棧的「增加」方向（從低到高，仍是從高到低）

判斷棧的「增加」方向

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

void fun1(int * pb)
{
    int a;
    printf("stack alloc direction[%s]\n", &a > pb ? "Up" : "Down");
}

void fun2()
{
    int b;
    fun1(&b);
}

int main()
{
    fun2();
    return 0;
}

編譯運行

[root@iZ940zytujjZ test]# gcc -o test10 test10.c
[root@iZ940zytujjZ test]# ./test10
stack alloc direction[Down]
[root@iZ940zytujjZ test]#

從運行結果看，棧的增加方向是「從高到低」（Down）。

判斷堆的「增加」方向

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <malloc.h>

int main()
{
    void * a = sbrk(10);    //調整堆頂指針brk
    void * b = sbrk(20);
    printf("heap alloc direction[%s]\n", b > a ? "Up" : "Down");
    return 0;
}

編譯運行

[root@iZ940zytujjZ test]# gcc -o test11 test11.c
[root@iZ940zytujjZ test]# ./test11
heap alloc direction[Up]
[root@iZ940zytujjZ test]#

從運行結果看，堆的增加方向是「從低到高」（Up）。