1 程序中的栈

栈在程序中用于维护函数调用上下文
函数中的参数和局部变量存储在栈上
栈示意图
- esp：ESP（Extended Stack Pointer）为扩展栈指针寄存器，是指针寄存器的一种，用于存放函数栈顶指针。与之对应的是EBP（Extended Base Pointer），扩展基址指针寄存器，也被称为帧指针寄存器，用于存放函数栈底指针。
  
  ESP为栈指针，用于指向栈的栈顶（下一个压入栈的活动记录的顶部），而EBP为帧指针，指向当前活动记录的底部。
- 当不需要使用某一块栈内存时，esp 后退，对应着 pop 操作
栈保存了一个函数调用所需的维护信息
- 参数
- 返回地址
- 局部变量
- 调用上下文
- 。。。
函数调用过程
- 每次函数调用都对应着一个栈上的活动记录
  - 调用函数的活动记录位于栈的中部
  - 被调函数的活动记录位于栈的顶部
函数调用的栈变换
- 从 main() 开始运行
- 当 main() 调用 f()
- 当从 f() 调用中返回 main()
函数调用栈上的数据
- 函数调用时，对应的栈空间在函数返回前是专用的
- 函数调用结束后，栈空间将被释放，数据不再有效

示例：指向栈数据的指针——错误行为

Demo1

#include <stdio.h>

int* g()
{
    int a[10] = {0};
    
    return a;  //返回一个局部数组
}

void f()
{
    int i = 0;
    int b[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    int* pointer = g();
    
    for(i = 0;i < 10;i++)
    {
        b[i] = pointer[i];
    }
    
    for(i = 0;i < 10;i++)
    {
        printf("%d
",b[i]);
    }
}

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

编译

test.c: In function 'g':
test.c:7: warning: function returns address of local variable

运行
```
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
```

Demo2：验证栈空间的数据在函数调用后会被修改

#include <stdio.h>

int* g()
{
    int a[10] = {0};
    
    return a;  //返回一个局部数组
}

void f()
{
    int i = 0;
    int b[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    int* pointer = g();
    
    for(i = 0;i < 10;i++)
    {
        printf("%d
",pointer[i]);
    }
}

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

编译运行
- 分析：g 函数调用完毕后，其栈空间仍然在那，只是 esp，ebp 指针移动了位置而已。但当下一个函数调用后，即 printf 函数调用后，需要在栈上建立一个新的记录，原先 g 函数的栈空间的数据会因此发生变化，也就是说原先的活动记录被销毁了。
```
0 
12976116
0
0
-1081184744
11856928
-1081184664
11856928
12977376
134514000
```

2 程序中的堆

堆是程序中一块预留的内存空间，可由程序自由使用
堆中被程序申请使用的内存在被主动释放前将一直有效
问题：为什么有了栈还需要堆？
- 栈上的数据在函数返回后就会被释放掉，无法传递到函数外部，如：局部数组
C 语言程序中通过库函数的调用获得堆空间
- 头文件：malloc.h
- malloc ：以字节的方式动态申请堆空间
- free ：将堆空间归还给系统
程序对堆空间的管理方式
- 空闲链表法，位图法，对象池法等
- malloc 返回的内存大小可能会比申请的要大一点，因为以空闲链表法管理堆空间时，寻找到的是最接近的那个空间，一般都是大于等于所需的内存大小

3 程序中的静态存储区

静态存储区随着程序的运行而分配空间
静态存储区的生命周期直到程序运行结束
在程序的编译期静态存储区的大小就已经确定
静态存储区主要用于保存全局变量和静态局部变量
静态存储区的信息最终会保存到可执行程序中（.exe 或者 .out 文件中）

示例：静态存储区的验证

Demo

#include <stdio.h>

//全局变量
int g_v = 1;

//静态全局变量：只在当前文件中可见
static int g_vs  = 2;

void f()
{
    //静态局部变量
    static int g_vl = 3;
    
    printf("%p
", &g_vl);
}

int main()
{
    printf("%p
", &g_v);
    
    printf("%p
", &g_vs);
    
    f();
    
    return 0;
}

编译运行：可以发现，这三个变量的地址是连续的，都是存放在程序的静态存储区
```
0x804a014
0x804a018
0x804a01c
```