C 語言記憶體區塊規劃 | Segment 段 | 字符串特性

每個區域都會有不同的特性

A. 自動回收：進入函數之前自動分配，離開函數時自動釋放

B. 反覆利用：Stack 在 RAM 中的一個空間中，而該空間會不斷重複利用

C. 髒內存：釋放的內存空間中的舊數據並不會配清除

D. 臨時性：函數不能返回區域變數內的地址 (例如某一個指標)，因為該空間在函數離開後自動釋放

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int *getTestValue() {
    int value = 100;
    int *p = &value;

    return p;    // 返回區域變數很危險
}

A. 靈活：可在運行時臨時申請

B. 內存量大：進程可以按照需要使用 C stander library 提供的 malloc api 手動申請記憶體空間空間

C. 必須手動申請、釋放記憶體空間

D. 髒內存：釋放的記憶體空間內的資料並不會被立刻清除，可能會遺留

E. 臨時性：生命週期只存在 申請 ~ 釋放之間，釋放後再取相同地址會得到不可預期的結果

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void dynamic_memory() {
    int *p = (int *)malloc(1000 * sizeof(int));

    if(p == NULL) {
        printf("malloc memory fault.");
        return;
    }

    *(p + 1) = 123;
    *(p + 2) = 456;
    printf("Use memory p1: %d, p2: %d\n", *(p + 1), *(p + 2));

    free(p);
    // 會出現無法預期的錯誤
    // 最好是在 free 之後，將 p 置為 NULL
    printf("After free ptr, Use memory p1: %d, p2: %d\n", *(p + 1), *(p + 2));
}

A. malloc 函數 返回值為 void* 指標：該空間存放的數據類型尚未確定，也就是 可以存放任何類型的數據，而要存放啥數據等待使用者強制轉型

B. 動態申請記憶體結果：如果該函數成功則返回第一個 Byte 的地址；失敗則返回 NULL

C. 釋放記憶體：使用成對的 free 函數就可以釋放，不過一定要記得使用原來給予的地址做釋放

void malloc_0_size() {
    int *p = (int *)malloc(0);

    if(p == NULL) {
        printf("malloc size 0 fault.\n");
        return;
    }
    printf("malloc size 0 success: %p, size: %d.\n", p, sizeof(*p));

    *p = 0x7FFFFFFF;
    printf("Value: %d.\n", *p);
}

雖然範例是申請成功的，但建議還是不要這樣使用

// .text
void sample_func(int v) {
    char *s = NULL;

    if(v == 0) {    // 判斷指令放在 .text
        s = "Hello";
    } else {
        s = "World";
    }

    printf("%s\n", s);
}

// 放置在 .txt 段    

static char* HELLO = "HELLO~";

void my_function() {
    static int a = 10;    // 分配在 .data 段

    int b = 100;    // 分配在 Stack
}

● 與 Heap 幾乎相同，但是 .data 段生命週期是一直到程式結束才會結束

// 放置在 .bss 段

char* WORLD;

int count = 0;

● 全局變量如果 已經初始化，則會放置到 .text 區塊

● 至於使用關鍵字 const 修飾過後是否放置在 .rodata 段呢？

只能說可能，這要依據每個平台的實現 const 的方式來決定

A. 字符串也可能放到 .text 段：單晶片的編譯器較常這樣實現；有另外一種可能是放置到 .data 段

B. 字符串也可能放到 .data 段：GCC 就是這樣實現字符串

void ptr_str() {
    char *p = "My C";    // 放置在 `.data`

    printf("%s\n", p);
}

● C 語言使用 ASCII 對字符串便碼，編碼後就可以使用 char 將編碼存起來

A. 只提供使用者 第一個字符的地址

B. 字符串尾部固定是 \0：這個 \0 是所謂的 魔數，在很多程式中都有，魔數個代表了不同的意義

C. 字符的地址是連續 的，如同 Array

● 字符串的大小：字符串大小 + \0 + 指針大小

void test_string_ptr() {
    char *p = "Hello";

    printf("p: %p,&p: %p\n", p, &p);
}

● 字符串的大小：\0 + 指針大小

● 我們可以看到 Array、Ptr 所定義的 string 是不同的；Array 所定義的 String，其符號是指向第一個 char 字節地址，所以 Array 定義的 String 可以修改

void test_string_array() {
    char p[] = "Linux";

    printf("p: %p,&p: %p, %s\n", p, &p, p);

    p[0] = 'G';
    printf("p: %p,&p: %p, %s\n", p, &p, p);
}

● Ptr & Array 定義字符串差異

sizeof 會計算包括 \0 的長度

void string_len() {
    char p[] = "HelloWorld";

    int len = sizeof(p);
    printf("string length: %d\n", len);

    len = strlen(p);
    printf("string length: %d\n", len);

    char *p2 = "HelloWorld";
    len = strlen(p2);
    printf("string length: %d\n", len);
}

void err_use_strlen() {
    int apple = 10;
    int *p = &apple;

    int len = strlen(p);        // 傳入非字串指標，沒意義！
    printf("string length: %d\n", len);
}

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