第十二夜：使用C语言探索堆栈

计算机堆与栈的区别就不赘述了，本内容主要通过演练几个C语言的例子来观察和探索堆栈。

堆栈的内存分配

一个演示栈和堆内存分配情况的例子

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int main(void){
    /*在栈上分配*/
    int  i1=0;
    int  i2=0;
    int  i3=0;
    int  i4=0;
    printf("栈：向下\n");
    printf("i1=0x%08x\n",&i1);
    printf("i2=0x%08x\n",&i2);
    printf("i3=0x%08x\n",&i3);
    printf("i4=0x%08x\n\n",&i4);
     printf("--------------------\n\n");
    /*在堆上分配*/
    char  *p1 = (char *)malloc(4);
    char  *p2 = (char *)malloc(4);
    char  *p3 = (char *)malloc(4);
    char  *p4 = (char *)malloc(4);
    printf("p1=0x%08x\n",p1);
    printf("p2=0x%08x\n",p2);
    printf("p3=0x%08x\n",p3);
    printf("p4=0x%08x\n",p4);
    printf("堆：向上\n\n");
    /*释放堆内存*/
    free(p1);
    p1=NULL;
    free(p2);
    p2=NULL;
    free(p3);
    p3=NULL;
    free(p4);
    p4=NULL;
    return 0;
}

/*运行结果：
栈：向下
i1=0xffd0041c
i2=0xffd00418
i3=0xffd00414
i4=0xffd00410

--------------------

p1=0x56f5c570
p2=0x56f5c580
p3=0x56f5c590
p4=0x56f5c5a0
堆：向上

*/

综上：
内存中的栈区主要用于分配局部变量空间，处于相对较高的地址，其栈地址是向下增长的；而堆区则主要用于分配程序员申请的内存空间，堆地址是向上增长的。

另一个关于堆栈地址分配的例子

/*
编译：gcc -m32 -o test test.c
*/
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

void main(void){

    char * fmt = "ebp:%#x\n";
    char * p = "AAA ";
    char  *p1 = (char *)malloc(4);
    
    asm( 
        "pushl %%ebx\n\t"
        "pushl %0\n\t"
        "call printf\n\t"
        :
        :"m"(fmt)
        :
    );
    
    printf("fmt:%#x\n", fmt);
    printf("  p:%#x\n", p);
    printf(" p1:%#x\n", p1);
    
}

/*运行结果：
ebp:0x5661f000
fmt:0x5661d008
  p:0x5661d011
 p1:0x56a30160

*/

可见，程序运行时候栈底位于0x5661f000，而fmt和p这两个字符串分别存放在栈上的0x5661d0080x5661d00f和0x5661d0110x5661d015。

堆

堆空间的分配

malloc(int)，如果分配成功则返回分配好的地址，所以用一个指针去接收这个地址。输入参数指定分配的大小，单位是字节。

例：

char *p=(char *)malloc(100);

分配100个字节，分配的时候指定类型为char *类型，所以可以存储100个字符。

堆内存泄漏

如果在堆内存申请之后未进行安全释放，则有可能会造成内存泄漏问题。

Linux系统中的堆管理

本次复习重点不在研究堆管理机制，此部分内容留待后续再复习。

此部分内容参考资料：
Linux堆内存管理深入分析(上)
Linux堆内存管理深入分析(下)
Understanding glibc malloc
Syscalls used by malloc

参考资料

C语言堆栈入门——堆和栈的区别
堆和栈的理解和区别，C语言堆和栈完全攻略