問：程序運行爲何須要內存？

本章知識點主要來自朱有鵬老師視頻課，部分本身添加總結

什麼是內存？（硬件和邏輯兩個角度）

從硬件角度：內存其實是電腦的一個配件（通常叫內存條）。根據不一樣的硬件實現原理還能夠把內存分紅SRAM和DRAM（DRAM又有好多代，譬如最先的SDRAM，後來的DDR一、DDR2·····、LPDDR）

從邏輯角度：內存是這樣一種東西，它能夠隨機訪問（隨機訪問的意思是隻要給一個地址，就能夠訪問這個內存地址）、而且能夠讀寫（邏輯上固然也能夠限制其爲只讀或者只寫）；內存在編程中自然是用來存放變量的（就是由於有了內存，因此C語言才能定義變量，C語言中的一個變量實際就對應內存中的一個單元）。

計算機程序運行的目的是什麼？

計算機爲何須要編程？編程已經編了不少年，已經寫了不少程序，爲何還須要另外寫程序？計算機有這個新的程序到底爲了什麼？

程序的目的是爲了去運行，程序運行是爲了獲得必定的結果。

計算機就是用來計算的，全部的計算機程序其實都是在作計算。計算就是在計算數據。

因此計算機程序中很重要的部分就是數據。

計算機程序 = 代碼 + 數據                計算機程序運行完獲得一個結果，就是說代碼 + 數據 (通過運行後) = 結果

從宏觀上來理解，代碼就是動做，就是加工數據的動做；數據就是數字，就是被代碼所加工的東西。

那麼能夠得出結論：程序運行的目的不外乎2個：結果、過程

用函數來類比： 函數的形參就是待加工的數據（函數內還須要一些臨時數據，就是局部變量）， 函數本體就是代碼， 函數的返回值就是結果， 函數體的執行過程就是過程。 int add(int a, int b) { return a + b; } // 這個函數的執行就是爲了獲得結果 void add(int a, int b) { int c; c = a + b; printf("c = %d.\n", c); } // 這個函數的執行重在過程（重在過程當中的printf），返回值不須要 int add(int a, int b) { int c; c = a + b; printf("c = %d.\n", c); return c; } // 這個函數又重結果又重過程

計算機程序運行過程

計算機程序的運行過程，其實就是程序中不少個函數相繼運行的過程。程序是由不少個函數組成的，程序的本質就是函數，函數的本質是加工數據的動做。

什麼是代碼？：函數

什麼是數據？：全局變量、局部變量

總結：爲何須要內存呢？

內存是用來存儲可變數據的，數據在程序中表現爲全局變量、局部變量等（在gcc中，其實常量也是存儲在內存中的，對於大部分單片機中，常量是存儲在flash中的，也就是在代碼段），對咱們寫程序來講很是重要，對程序運行更是本質相關。

因此內存對程序來講幾乎是本質需求。越簡單的程序須要越少的內存，而越龐大越複雜的程序須要更多的內存。內存管理是咱們寫程序時很重要的話題。咱們之前學過的瞭解過的不少編程的關鍵其實都是爲了內存，譬如說數據結構（數據結構是研究數據如何組織的，數據是放在內存中的）和算法（算法是爲了用更優秀更有效的方法來加工數據，既然跟數據有關就離不開內存）。

 

 

深刻思考：如何管理內存（無OS時，有OS時）

對於計算機來講，內存容量越大則性能越大，因此你們都但願本身的電腦內存更大。咱們寫程序時如何管理內存就成了很大的問題。若是管理不善，可能會形成程序運行消耗過多的內存，這樣早晚內存都被你這個程序吃光了，當沒有內存可用時程序就會崩潰。因此內存對程序來講是一種資源，因此管理內存對程序來講是一個重要技術和話題。

先從操做系統角度講：

操做系統掌握全部的硬件內存，由於內存很大，因此操做系統把內存分紅1個1個的頁面（其實就是一塊，通常是4KB），而後以頁面爲單位來管理。頁面內用更細小的方式來以字節爲單位管理。操做系統內存管理的原理很是麻煩、很是複雜、很是不人性化。那麼對咱們這些使用操做系統的人來講，其實不須要了解這些細節。操做系統給咱們提供了內存管理的一些接口，咱們只須要用API便可管理內存。

譬如在C語言中使用 malloc  free 這些接口來管理內存。

當沒有操做系統時：

在沒有操做系統（其實就是裸機程序）中，程序須要直接操做內存，編程者須要本身計算內存的使用和安排。若是編程者不當心把內存用錯了，錯誤結果須要本身承擔。

再從語言角度來說：

不一樣的語言提供了不一樣的操做內存的接口。

1. 譬如彙編：根本沒有任何內存管理，內存管理全靠程序員本身，彙編中操做內存時直接使用內存地址（譬如0xd0020010），很是麻煩；
2. 譬如C語言：C語言中編譯器幫咱們管理直接內存地址，咱們都是經過編譯器提供的變量名等來訪問內存的，操做系統下若是須要大塊內存，能夠經過API（malloc free）來訪問系統內存。裸機程序中須要大塊的內存須要本身來定義數組等來解決。
3. 譬如C++語言：C++語言對內存的使用進一步封裝。咱們能夠用new來建立對象（其實就是爲對象分配內存），而後使用完了用delete來刪除對象（其實就是釋放內存）。因此C++語言對內存的管理比C要高級一些，容易一些。可是C++中內存的管理仍是靠程序員本身來作。若是程序員new了一個對象，可是用完了忘記delete就會形成這個對象佔用的內存不能釋放，這就是內存泄漏。
4. Java/C#等語言：這些語言不直接操做內存，而是經過虛擬機來操做內存。這樣虛擬機做爲咱們程序員的代理，來幫咱們處理內存的釋放工做。若是個人程序申請了內存，使用完成後忘記釋放，則虛擬機會幫我釋放掉這些內存。聽起來彷佛C# java等語言比C/C++有優點，可是其實他這個虛擬機回收內存是須要付出必定代價的，因此說語言沒有好壞，只有適應不適應。當咱們程序對性能很是在意的時候（譬如操做系統內核）就會用C/C++語言；當咱們對開發程序的速度很是在意的時候，就會用Java/C#等語言。