C語言 變數存儲 數據結構 嵌入式 ARM 靜態變數 局部變數 全局變數 單片機 記憶體分配 ...
一、程式的記憶體分配
一個由C/C++編譯的程式占用的記憶體分為以下幾個部分：
1、棧區（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放函數的參數值，局部變數的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。
2、堆區（heap） — 一般由程式員分配釋放， 若程式員不釋放，程式結束時可能由OS回收 。註意它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類似於鏈表。
3、全局區（靜態區）（static）— 全局變數和靜態變數的存儲是放在一塊的，初始化的全局變數和靜態變數在一塊區域， 未初始化的全局變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。程式結束後有系統釋放
4、文字常量區 — 常量字元串就是放在這裡的。 程式結束後由系統釋放。
5、程式代碼區 — 存放函數體的二進位代碼。
二、例子程式
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化區
char *p1; 全局未初始化區
main()
{
int b;// 棧
char s[] = "abc"; //棧
char *p2; //棧
char *p3 = "123456"; 123456\0";//在常量區，p3在棧上。
static int c =0； //全局（靜態）初始化區
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
//分配得來得10和20位元組的區域就在堆區。
strcpy(p1, "123456"); //123456\0放在常量區，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。
}
三、從作用域看：
全局變數具有全局作用域。全局變數只需在一個源文件中定義，就可以作用於所有的源文件。當然，其他不包含全局變數定義的源文件需要用extern 關鍵字再次聲明這個全局變數。
局部變數也只有局部作用域，它是自動對象（auto），它在程式運行期間不是一直存在，而是只在函數執行期間存在，函數的一次調用執行結束後，變數被撤銷，其所占用的記憶體也被收回。
靜態局部變數具有局部作用域，它只被初始化一次，自從第一次被初始化直到程式運行結束都一直存在，它和全局變數的區別在於全局變數對所有的函數都是可見的，而靜態局部變數只對定義自己的函數體始終可見。
靜態全局變數也具有全局作用域，它與全局變數的區別在於如果程式包含多個文件的話，它作用於定義它的文件里，不能作用到其它文件里，即被static關鍵字修飾過的變數具有文件作用域。這樣即使兩個不同的源文件都定義了相同名字的靜態全局變數，它們也是不同的變數。
從分配記憶體空間看：
全局變數，靜態局部變數，靜態全局變數都在靜態存儲區分配空間，而局部變數在棧里分配空間。
從以上分析可以看出， 把局部變數改變為靜態變數後是改變了它的存儲方式即改變了它的生存期。把全局變數改變為靜態變數後是改變了它的作用域，限制了它的使用範圍。因此static 這個說明符在不同的地方所起的作用是不同的。
四、總的來說就是：
1、生存周期不同
2、作用範圍不同
3、分配方式不同
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再來看下堆和棧的不同：
1、分配方式不同；
2、空間大小不同；
3、分配效率不同；
4、能否產生碎片不同；
5、生長方向不同；
1、分配方式不同
棧:
由系統自動分配。 例如，聲明在函數中一個局部變數 int b; 系統自動在棧中為b開闢空間
堆:
需要程式員自己申請，並指明大小，在c中malloc函數
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運算符
如p2 = (char *)new(10);
但是註意p1、p2本身是在棧中的。
2、 空間大小不同
一般來講在32位系統下，堆記憶體可以達到4G的空間，從這個角度來看堆記憶體幾乎是沒有什麼限制的。但是對於棧來講，一般都是有一定的空間大小的，例如，在VC6下麵，預設的棧空間大小是1M。
3、分配效率
棧 是機器系統提供的數據結構，電腦會在底層對棧提供支持：分配專門的寄存器存放棧的地址，壓棧出棧都有專門的指令執 行，這就決定了棧的效率比較高。堆則是C/C++函數庫提供的，它的機制是很複雜的，例如為了分配一塊記憶體，庫函數會按照一定的演算法（具體的演算法可以參考 數據結構/操作系統）在堆記憶體中搜索可用的足夠大小的空間，如果沒有足夠大小的空間（可能是由於記憶體碎片太多），就有可能調用系統功能去增加程式數據段的
記憶體空間，這樣就有機會分到足夠大小的記憶體，然後進行返回。顯然，堆的效率比棧要低得多。
4、碎片問題
棧：只要棧的剩餘空間大於所申請空間，系統將為程式提供記憶體，否則將報異常提示棧溢出。
堆：首先應該知道操作系統有一個記錄空閑記憶體地址的鏈表，當系統收到程式的申請時，
會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點，然後將該結點從空閑結點鏈表中刪除，並將該結點的空間分配給程式，另外，對於大多數系統，會在這塊
記憶體空間中的首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。另外，由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的
大小，系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閑鏈表中。
對於堆來講，頻繁的new/delete勢必會造成記憶體空間的不連續，從而造成大量的碎片，使程式效率降低。對於棧來講，則不會存在這個問題，因為棧是先
進後出的隊列，他們是如此的一一對應，以至於永遠都不可能有一個記憶體塊從棧中間彈出，在他彈出之前，在他上面的後進的棧內容已經被彈出。
5、生長方向
對於堆來講，生長方向是向上的，也就是向著記憶體地址增加的方向；對於棧來講，它的生長方向是向下的，是向著記憶體地址減小的方向增長。
堆和棧相比，由於大量new/delete的使用，容易造成大量的記憶體碎片；由於沒有專門的系統支持，效率很低；由於可能引發用戶態和核心態的切換，記憶體
的申請，代價變得更加昂貴。所以棧在程式中是應用最廣泛的，就算是函數的調用也利用棧去完成，函數調用過程中的參數，返回地址，EBP和局部變數都採用棧
的方式存放。所以，我們推薦大家儘量用棧，而不是用堆。雖然棧有如此眾多的好處，但是由於和堆相比不是那麼靈活，有時候分配大量的記憶體空間，還是用堆好一 些。
