发布时间 : 星期六 文章C语言内存 朱有鹏老师更新完毕开始阅读c45b394271fe910ef12df8f1
（但是实际上这种硬件是买不到的，也没有实际意义）。从逻辑角度来讲不管内存位宽是多少，我就直接操作即可，对我的操作不构成影响。但是因为你的操作不是纯逻辑而是需要硬件去执行的，所以不能为所欲为，所以我们实际的很多操作都是受限于硬件的特性的。譬如24位的内存逻辑上和32位的内存没有任何区别，但实际硬件都是32位的，都要按照32位硬件的特性和限制来干活。
4.1.4.内存编址和寻址、内存对齐 4.1.4.1、内存编址方法 内存在逻辑上就是一个一个的格子，这些格子可以用来装东西（里面装的东西就是内存中存储的数），每个格子有一个编号，这个编号就是内存地址，这个内存地址（一个数字）和这个格子的空间（实质是一个空间）是一一对应且永久绑定的。这就是内存的编址方法。 在程序运行时，计算机中CPU实际只认识内存地址，而不关心这个地址所代表的空间在哪里，怎么分布这些实体问题。因为硬件设计保证了按照这个地址就一定能找到这个格子，所以说内存单元的2个概念：地址和空间是内存单元的两个方面。 4.1.4.2、关键：内存编址是以字节为单位的 我随便给一个数字（譬如说7），然后说这个数字是一个内存地址，然后问你这个内存地址对应的空间多大？这个大小是固定式，就是一个字节（8bit）。 如果把内存比喻位一栋大楼，那么这个楼里面的一个一个房间就是一个一个内存格子，这个格子的大小是固定的8bit，就好象这个大楼里面所有的房间户型是一样的。 4.1.4.3、内存和数据类型的关系 C语言中的基本数据类型有：char short int long float double int 整形（整数类型，这个整就体现在它和CPU本身的数据位宽是一样的）譬如32位的CPU，整形就是32位，int就是32位。 数据类型和内存的关系就在于： 数据类型是用来定义变量的，而这些变量需要存储、运算在内存中。所以数据类型必须和内存相匹配才能获得最好的性能，否则可能不工作或者效率低下。 在32位系统中定义变量最好用int，因为这样效率高。原因就在于32位的系统本身配合内存等也是32位，这样的硬件配置天生适合定义32位的int类型变量，效率最高。也能定义8位的char类型变量或者16位的short类型变量，但是实际上访问效率不高。 在很多32位环境下，我们实际定义bool类型变量（实际只需要1个bit就够了）都是用int来实现bool的。也就是说我们定义一个bool b1;时，编译器实际帮我们分配了32位的内存来存储这个bool变量b1。编译器这么做实际上浪费了31位的内存，但是好处是效率高。 问题：实际编程时要以省内存为大还是要以运行效率为重？答案是不定的，看具体情况。很多年前内存很贵机器上内存都很少，那时候写代码以省内存为主。现在随着半导体技术的发展内存变得很便宜了，现在的机器都是高配，不在乎省一点内存，而效率和用户体验变成了关键。所以现在写程序大部分都是以效率为重。
4.1.4.4、内存对齐 我们在C中int a;定义一个int类型变量，在内存中就必须分配4个字节来存储这个a。有这么2种不同内存分配思路和策略： 第一种：0 1 2 3 对齐访问 第二种：1 2 3 4 或者 2 3 4 5 或者 3 4 5 6 非对齐访问 内存的对齐访问不是逻辑的问题，是硬件的问题。从硬件角度来说，32位的内存它 0 1
2 3四个单元本身逻辑上就有相关性，这4个字节组合起来当作一个int硬件上就是合适的，效率就高。 对齐访问很配合硬件，所以效率很高；非对齐访问因为和硬件本身不搭配，所以效率不高。（因为兼容性的问题，一般硬件也都提供非对齐访问，但是效率要低很多。） 4.1.4.5、从内存编址看数组的意义
4.1.5.C语言如何操作内存
4.1.5.1、C语言对内存地址的封装（用变量名来访问内存、数据类型的含义、函数名的含义） 譬如在C语言中 int a; a = 5; a += 4; // a == 9; 结合内存来解析C语言语句的本质： int a; // 编译器帮我们申请了1个int类型的内存格子（长度是4字节，地址是确定的，但是只有编译器知道，我们是不知道的，也不需要知道。），并且把符号a和这个格子绑定。 a = 5; // 编译器发现我们要给a赋值，就会把这个值5丢到符号a绑定的那个内存格子中。 a += 4; // 编译器发现我们要给a加值，a += 4 等效于 a = a + 4;编译器会先把a原来的值读出来，然后给这个值加4，再把加之后的和写入a里面去。 C语言中数据类型的本质含义是：表示一个内存格子的长度和解析方法。 数据类型决定长度的含义：我们一个内存地址（0x30000000），本来这个地址只代表1个字节的长度，但是实际上我们可以通过给他一个类型(int)，让他有了长度(4)，这样这个代表内存地址的数字(0x30000000)就能表示从这个数字(0x30000000)开头的连续的n(4)个字节的内存格子了(0x30000000 + 0x30000001 + 0x30000002 + 0x30000003)。 数据类型决定解析方法的含义：譬如我有一个内存地址（0x30000000），我们可以通过给这个内存地址不同的类型来指定这个内存单元格子中二进制数的解析方法。譬如我 (int)0x30000000，含义就是(0x30000000 + 0x30000001 + 0x30000002 + 0x30000003)这4个字节连起来共同存储的是一个int型数据；那么我(float)0x30000000，含义就是(0x30000000 + 0x30000001 + 0x30000002 + 0x30000003)这4个字节连起来共同存储的是一个float型数据； 之前讲过一个很重要的概念：内存单元格子的编址单位是字节。 (int *)0; (float *)0; (short)0; (char)0; int a; // int a;时编译器会自动给a分配一个内存地址，譬如说是0x12345678 (int *)a; // 等价于(int *)0x12345678 (float *)a; C语言中，函数就是一段代码的封装。函数名的实质就是这一段代码的首地址。所以说函数名的本质也是一个内存地址。
4.1.5.2、用指针来间接访问内存
关于类型（不管是普通变量类型int float等，还是指针类型int * float *等），只要记住：
类型只是对后面数字或者符号（代表的是内存地址）所表征的内存的一种长度规定和解析方法规定而已。 C语言中的指针，全名叫指针变量，指针变量其实很普通变量没有任何区别。譬如int a和int *p其实没有任何区别，a和p都代表一个内存地址（譬如是0x20000000），但是这个内存地址（0x20000000）的长度和解析方法不同。a是int型所以a的长度是4字节，解析方法是按照int的规定来的；p是int *类型，所以长度是4字节，解析方法是int *的规定来的（0x20000000开头的连续4字节中存储了1个地址，这个地址所代表的内存单元中存放的是一个int类型的数）。 4.1.5.3、指针类型的含义 4.1.5.4、用数组来管理内存
数组管理内存和变量其实没有本质区别，只是符号的解析方法不同。（普通变量、数组、指针变量其实都没有本质差别，都是对内存地址的解析，只是解析方法不一样）。 int a; // 编译器分配4字节长度给a，并且把首地址和符号a绑定起来。
int b[10]; // 编译器分配40个字节长度给b，并且把首元素首地址和符号b绑定起来。
数组中第一个元素（a[0]）就称为首元素；每一个元素类型都是int，所以长度都是4，其中第一个字节的地址就称为首地址；首元素a[0]的首地址就称为首元素首地址。
4.1.6.内存管理之结构体
4.1.6.1、数据结构这门学问的意义 数据结构就是研究数据如何组织（在内存中排布），如何加工的学问。 4.1.6.2、最简单的数据结构：数组 为什么要有数组？因为程序中有好多个类型相同、意义相关的变量需要管理，这时候如果用单独的变量来做程序看起来比较乱，用数组来管理会更好管理。 譬如 int ages[20];
4.1.6.3、数组的优势和缺陷 优势：数组比较简单，访问用下标，可以随机访问。 缺陷：1 数组中所有元素类型必须相同；2 数组大小必须定义时给出，而且一旦确定不能再改。
4.1.6.4、结构体隆重登场 结构体发明出来就是为了解决数组的第一个缺陷：数组中所有元素类型必须相同 我们要管理3个学生的年龄（int类型），怎么办？ 第一种解法：用数组 int ages[3]; 第二种解法：用结构体 struct ages { int age1; int age2; int age3; }; struct ages age; 分析总结：在这个示例中，数组要比结构体好。但是不能得出结论说数组就比结构体好，在包中元素类型不同时就只能用结构体而不能用数组了。 struct people
{ };
int age; char name[20]; int height;
// 人的年龄
// 人的姓名 // 人的身高
因为people的各个元素类型不完全相同，所以必须用结构体，没法用数组。
4.1.6.5、题外话：结构体内嵌指针实现面向对象 面向过程与面向对象。
总的来说：C语言是面向过程的，但是C语言写出的linux系统是面向对象的。 非面向对象的语言，不一定不能实现面向对象的代码。只是说用面向对象的语言来实现面向对象要更加简单一些、直观一些、无脑一些。
用C++、Java等面向对象的语言来实现面向对象简单一些，因为语言本身帮我们做了很多事情；但是用C来实现面向对象很麻烦，看起来也不容易理解，这就是为什么大多数人学过C语言却看不懂linux内核代码的原因。 struct s { };
int age; void (*pFunc)(void);
// 普通变量
// 函数指针，指向 void func(void)这类的函数
使用这样的结构体就可以实现面向对象。
这样包含了函数指针的结构体就类似于面向对象中的class，结构体中的变量类似于class中的成员变量，结构体中的函数指针类似于class中的成员方法。
4.1.7、内存管理之栈（stack） 4.1.7.1、什么是栈 栈是一种数据结构，C语言中使用栈来保存局部变量。栈是被发明出来管理内存的。 1.4.7.2、栈管理内存的特点（小内存、自动化） 先进后出 FILO first in last out 栈 先进先出 FIFO first in first out 队列
栈的特点是入口即出口，只有一个口，另一个口是堵死的。所以先进去的必须后出来。 队列的特点是入口和出口都有，必须从入口进去，从出口出来，所以先进去的必须先出来，否则就堵住后面的。
1.4.7.3、栈的应用举例：局部变量 C语言中的局部变量是用栈来实现的。 我们在C中定义一个局部变量时（int a），编译器会在栈中分配一段空间（4字节）给这个局部变量用（分配时栈顶指针会移动给出空间，给局部变量a用的意思就是，将这4字节的栈内存的内存地址和我们定义的局部变量名a给关联起来），对应栈的操作是入栈。 注意：这里栈指针的移动和内存分配是自动的（栈自己完成，不用我们写代码去操作）。 然后等我们函数退出的时候，局部变量要灭亡。对应栈的操作是弹栈（出栈）。出栈时也是栈顶指针移动将栈空间中与a关联的那4个字节空间释放。这个动作也是自动的，也不用人写代码干预。