Question

我已经知道全局变量的内存是在程序启动时分配的，而局部变量的内存是在进行函数调用时分配的。

案例1：
我已声明一个大小为63500000的全局整数数组，使用的内存为256 MB
Ideone Link

include <stdio.h>
int a[63500000];
int main()
{
    printf ("This code requires about 250 MB memory\n");
    return 0;
}

案例2：
我在main（）中声明了一个大小相同的本地整数数组，使用的内存是1.6 MB
Ideone link

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[63500000]= {1,5,0};
    printf ("This code requires only 1.6 MB \n");
    //printf ("%d\n", a[0]);
    return 0;
}

案例3：
我在另一个函数中声明了一个大小相同的本地整数数组，使用的内存是1.6 MB
Ideone Link

#include <stdio.h>
void f()
{
    int a[63500000];
}

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

请解释为什么使用的内存有差异或者我的内存分配概念是错误的？

Answer 1

首先：ideone编译器是GCC。

那么，GCC在编译时会做什么？：

void foo ()
{
  int a[63500000];
}

gcc -S -O2 foo.c生成：

foo:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    popl    %ebp
    ret

即。没有在堆栈上分配，在所有。

GCC简化了数组，因为它从未使用过。

GCC不会对全局执行此操作，因为有可能在另一个编译单元中使用全局，因此不确定它是否从未使用过。另外：全局在堆栈上不（因为它是全局的）。

现在，让我们看看当你实际使用本地数组时会发生什么：

int bar (int a, int b, int c)
{
  int f[63500000];
  f[a] = 9;
  f[b] = 7;
  return f[c];
}

事情非常不同：

bar:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $254000000, %esp
    movl    8(%ebp), %eax
    movl    $9, -254000000(%ebp,%eax,4)
    movl    12(%ebp), %eax
    movl    $7, -254000000(%ebp,%eax,4)
    movl    16(%ebp), %eax
    movl    -254000000(%ebp,%eax,4), %eax
    leave
    ret

这一行：subl $254000000, %esp对应于数组的大小。即在堆栈上分配内存。

现在，如果我尝试在程序中使用bar函数，该怎么办？

int bar (int a, int b, int c)
{
  int f[63500000];
  f[a] = 9;
  f[b] = 7;
  return f[c];
}

int main (void)
{
  return bar (0, 0, 0);
}

我们已经看到，bar函数在堆栈上分配了250个左右的兆字节。在我的默认GNU / Linux安装中，堆栈大小限制为8MB。因此，当程序运行时，会导致“分段错误”。如果我愿意，可以通过在shell中执行以下命令来增加它：

ulimit -s 1000000 #i.e. allow stack size to grow close to 1GB

然后我可以运行该程序，它确实会运行。

它在ideone网站上失败的原因是它们在执行程序时限制了堆栈大小（并且它们应该，否则恶意用户可能会搞乱他们的系统）。

Answer 2

案例2,3

在函数内定义的变量在堆栈上分配。这意味着当函数退出时，相关的内存被清除（堆栈被“弹出”）。

案例1

全局范围中定义的变量在数据段（或通常是操作系统请求的内存空间）中分配，该数据段在进程的生命周期内存在。

<强>另外

使用 malloc 分配的内存是从堆中分配的，并且在使用 free 明确释放之前一直保持分配。

请注意，现代操作系统可能会提供程序请求的地址空间，但不会在物理上支持带RAM的地址空间，直到内存（或内存的一部分通常称为页）为止实际访问。

Answer 3

case 2 和 case 3 会导致堆栈溢出，因为您要求 64 MB 堆栈内存其中您的堆栈在Linux上通常 8 MB 。这会导致随机坏事和/或核心转储和崩溃。

this回答极大地解释了进程地址空间的各个部分（.text，.bss，.data）以及如何进行各种变量分配。

全局变量和局部变量的内存分配

3 个答案: